158041146 problemas hidraulicos

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Circuitos Hidrulicos 18 edicin - Enero 2012

5 tonQ2

Q12"

PROBLEMA N 1

PROBLEMA N 2

Qu presin hace mover la carga. Qu caudal ( lpm ) se requiere para que la carga adquiera una velocidad de 5 cm/seg. Con que presin alcanzar la velocidad anterior en 0,1 seg.

1. Calcular el dimetro del pistn para que suba la carga con una presin de 100 bar.

2. Caudal necesario para subirla a una velocidad de 2 cm/seg.

PROBLEMA N 3 Un cilindro de 3" de dimetro y 16" de carrera recibe un caudal de 18 gpm con que velocidad sale el vstago? PROBLEMA N 4 r Tericamente, cuanto torque producir un motor hidrulico con un desplazamiento de 13 pul3/rev cuando se le aplica una presin de 240 psi. PROBLEMA N 5 r Un cilindro con dp = 8" dv = 4" y carrera de 36" deber extenderse en un minuto: Cuantos gpm son requeridos.

Con que fuerza es capaz de empujar, si la presin es de 1.200 psi?

Cuanto tiempo demora en hacer un ciclo.

Cuanta potencia transmite.

Cules son las velocidades de entrada y salida del vstago.

PROBLEMA N 6 Un motor hidrulico genera un torque de 620 lb-pul. @ 800 rpm y 100 bar.

1. Cul es la potencia que se est transmitiendo?

2. Cul es su desplazamiento?

3. Que caudal necesita para girar a esas rpm.

4. Cul sera el desplazamiento de la bomba si girara a 1.800 rpm

PROBLEMA N 7 Un cilindro horizontal de 10" de pistn, 7" de vstago y 24" de carrera, empuja una carga de 78.540 lb A lo largo de su carrera en 3 seg.

1. Cuanta potencia est transmitiendo al empujar.

2. Cules son las velocidades de avance y retroceso.

3. Que caudal sale por el rea del pistn, cuando el cilindro est retrocediendo.

4. Cul es el caudal de la bomba que lo mueve.

5. Si usamos el mismo sistema para halar la carga, cuanta potencia se necesitara.

PROBLEMA N 8 r Tenemos un cilindro de 8" de pistn , 3 1/2" de vstago, y 20" de carrera al cual le llega aceite a su rea anular, desde una bomba con un desplazamiento de 3,25 pul3/rev, y este se mueve a una velocidad de 1,6 pul/seg.

1. A qu velocidad gira el motor elctrico que mueve la bomba.

2. En cuanto tiempo hace un ciclo.

PROBLEMA N 9 r

CALCULO DE VELOCIDADES. Si un cilindro de 8" de dimetro de pistn y 5,66" de vstago, recibe un caudal de 50 gpm y 1.500 psi.

1. Con que velocidad sale el vstago.

2. Con que velocidad entra el vstago.

3. Con que velocidad sale el vstago, si el cilindro se conecta en circuito regenerativo.

4. Que fuerza mxima puede hacer el vstago cuando sale.

5. Que fuerza mxima puede hacer el vstago cuando entra.

6. Que fuerza es capaz de hacer el vstago cuando sale, estando conectado el regenerativo.

PROBLEMA N 10 r

REGENERATIVO.

1. Qu presin marca el manmetro?

2. Con que velocidad sube la carga?

3. Que potencia hace falta para subir la carga?

5.000 lb

1.5 "

4 gpm

4"

PROBLEMA N 11

ENERGA POTENCIAL. Tenemos un tanque elevado 80 m del piso, con un volumen de aceite de 3.000 l, este aceite posee una energa potencial la cual vamos a aprovechar, para sacar agua de un pozo, segn lo siguiente: Sobre el pozo hay un carrete de 10" de dimetro, en el que se enrolla una cuerda, que en su extremo libre tiene atado un tobo. El carrete esta unido por su eje de rotacin a un motor hidrulico de 20 cm3/rev El cual convierte la energa de presin, del tanque de aceite elevado, en energa cintica, usada solo para subir el tobo desde el fondo del pozo de 30 m de profundidad, siendo la bajada por cada libre.

1. Elabore un circuito esquemtico del problema.

2. Calcule el volumen del tobo.

3. Cuantos litros de agua podrn sacarse del pozo antes de agotarse el aceite del tanque elevado.

Peso especifico del aceite 0,8 Kg/l. Peso especifico del agua 1 Kg/l. La presin en el fondo de una columna de liquido, viene dada por el producto del

peso especifico del liquido, por la altura de la columna.

PROBLEMA N 12

FUGAS INTERNAS. En un sistema hidrulico tenemos una bomba de 100 lpm la cual enva su aceite a un cilindro de 8" de dimetro, se pudo comprobar que el cilindro tiene fugas internas de aceite, de un 45%. Si la presin original de trabajo era de 1.422 psi.

1. Diga cul es la fuerza que genera el cilindro actualmente.

2. Cuanta potencia es capaz de generar el cilindro en esas condiciones.

3. Diga dos efectos negativos sobre el circuito hidrulico, como consecuencia de esa fuga.

4. Cuanta potencia consume el motor elctrico en esas condiciones.

MP T

A B

V1

V4

V2

V5 V6

V3

A B

200 bar

40 lpm

Dp=10 cm Dv=5 cm

""

PROBLEMA N 13

CLCULOS VARIOS.

1. Velocidades de entrada y salida del cilindro. V5 y V6. 2. Velocidades del aceite en las tuberas V1 y V2 cuando el cilindro se desplaza

hacia la derecha. 3. Velocidades V3 y V4 cuando el cilindro se mueve a la izquierda. 4. Caudal que sale por "B" cuando el caudal de la bomba entra por "A". 5. Fuerza mxima cuando el cilindro se mueve hacia la derecha. 6. Fuerza mxima cuando el cilindro se mueve hacia la izquierda. 7. Potencia elctrica si el motor gira a 1200 rpm. 8. Desplazamiento de la bomba. 9. Torque transmitido por el motor elctrico.

PROBLEMA N 14

CAMBIO DE VELOCIDAD. Un cilindro recibe un caudal de 100 gpm, debe moverse horizontalmente con velocidad rpida hasta la mitad de su recorrido, luego, al tocar un interruptor elctrico debe disminuir la velocidad un 40%, energizando el solenoide de una direccional de 3 vas, y por ultimo retroceder a velocidad mxima. Armar un circuito que haga lo descrito, usando solo los componentes listados, y usando control de flujo a la salida para la disminucin de la velocidad. Bomba compensada.

Motor elctrico.

Filtro de presin.

Tanque y accesorios.

Vlvula de alivio.

Cilindro doble efecto.

Direccional centro abierto 4V, 3P, 2S.

Vlvula direccional 2P, 1S, 3V

Control de flujo compensado sin check.

Vlvula check de 65 psi.

Cupln.

PROBLEMA N 15

PLANO INCLINADO.

En el circuito de la figura calcular:

1. Dimetro del pistn y del vstago si 3,0 2. Caudal necesario para mover la carga a 3 cm/seg.

3. Dimetro de todas las tuberas, con velocidades del aceite:

Succin: 1 m/seg. Presin: 6 m/seg. Retorno: 3 m/seg.

4. Potencia y torque del motor elctrico si gira a 1200 rpm.

5. Qu funcin cumple la vlvula de contrabalance y a qu presin debe estar ajustada.

M

P T

A B

150 bar

30

10 ton

PROBLEMA N 16

SECUENCIA DE MOTORES.

Elaborar un circuito en el cual 3 motores hidrulicos giran a 7.000 rpm, y desarrollan

cada uno un torque de 10 Nm.

Los motores estn conectados en serie. La presin del sistema no deber exceder los 90 bar. Contemplar un sistema que conectando manualmente al tanque la lnea venting de la

vlvula de alivio, los motores dejen de girar y la bomba trabaje sin presin.

No usar vlvulas direccionales.

1. Calcular el caudal del sistema.

2. Especificar el desplazamiento de la bomba, si gira a 900 rpm

3. Cul es la potencia instalada.

4. Cuanta potencia transmite cada motor.

PROBLEMA N 17

REGULACIN SECUNDARIA. Tenemos un sistema hidrulico cuyo circuito es como sigue: Bomba de pistones de 78 cm3/rev Conectada a un motor elctrico de 1800 rpm, dicho grupo se conecta a un motor hidrulico de 125 cm3/rev El cual tiene acoplada en su eje, una bomba de 180 cm3/rev La cual por efecto del giro que le proporciona el motor hidrulico, succiona del tanque, e impulsa el aceite, al rea anular de un cilindro vertical, con el vstago hacia abajo, el cual tiene una carga de 2.000 Kg. El cilindro hidrulico es de 83 mm x 45 mm x 4.000 mm.

1. Construir el circuito.

2. En cuanto tiempo subir la carga.

3. Cul ser la presin de trabajo de la bomba de 78 cm3/rev

PROBLEMA N 18

SIMBOLOGA.

Dibuje el smbolo normalizado de cada uno de los siguientes elementos:

1. Dibuje el centro que debe tener una vlvula direccional la cual tiene conectada a su salida una doble check pilotada.

2. Vlvula de secuencia, con check.

3. Bomba variable compensada, con ajuste de mximo volumen.

4. Control de flujo compensado en presin y temperatura.

5. Vlvula de secuencia con flujo libre en sentido contrario.

6. Vlvula direccional pilotada, 4V, 3P, 2S. con centro abierto, piloto externo y drenaje interno.

7. Vlvula de alivio pilotada con posibilidad de programar presin mxima, intermedia y presin cero, mediante el uso de una direccional y vlvulas de control remoto.

8. Vlvula reductora de presin con check integral.

9. Smbolo detallado de electro vlvula direccional pilotada con piloto y drenaje externos con centro en circuito regenerativo.

10. Direccional 3V, 2P, 1S, NC, posicionada por resorte.

11. Motor hidrulico variable bi-direccional con drenaje externo, y frenos.

12. Bomba de pistones con control load sensing.

PROBLEMA N 19 r

ALUMBRADO POR OLEOHIDRAULICA. Para aprovechar la energa potencial de un tanque, que se encuentra elevado, se propone un sistema para hacer funcionar dos bombillos de 2 y 3 vatios respectivamente, segn el circuito siguiente: El tanque se encuentra a una altura tal, que a nivel de tierra se genera una presin aproximada de 7 bar, despreciando las fluctuaciones debidas al cambio de nivel. A esta tubera se conecta un motor hidrulico, a cuyo eje se encuentra acoplado un generador, que girando a 180 rpm, hace que los bombillos funcionen. Calcular los litros de aceite que debera tener el tanque para lograr que los bombillos alumbrasen todo un da.

PROBLEMA N 20

CILINDRO HIDRULICO. Dado el circuito de la figura calcular:

1. Dimetro de la tubera A-A para una velocidad del aceite de 6 m/seg.

2. Caudal de la bomba.

3. Potencia del motor elctrico.

4. Velocidad del cilindro contraria a la que se indica.

5. Velocidad del vstago si se conecta en circuito regenerativo.

M

P T

A B

V= 2 pulg/seg.

A B

1500 psi

Dp=20" Dv=18"

PROBLEMA N 21

MOTORES EN SERIE.

Tenemos un circuito hidrulico compuesto por un motor elctrico que girando a 1.750 rpm mueve a una bomba de 57,14 cm3/rev con el caudal que esta genera, se mueven tres motores hidrulicos, conectados en serie, es decir la salida de uno con la entrada del siguiente. A la salida de la bomba encontramos una vlvula de alivio, que se encarga de limitar la presin mxima del sistema. Los motores tienen los siguientes desplazamientos:

M1 = 100 cm3/rev M2 = 154 cm3/rev M3 = 50 cm3/rev Cada motor tiene conectada a su eje una bomba de desplazamiento positivo, cuyas caractersticas son:

Bomba B1 conectada a M1: 20 cm3/rev Y 100 bar Bomba B2 conectada a M2: 50 cm3/rev Y 30 bar. Bomba B3 conectada a M3: 20 cm3/rev Y 50 bar.

Usar una eficiencia del 80% solo para el clculo de la potencia del motor elctrico, para

el resto usar 100%.

Con los datos anteriores:

1. Elabore el circuito.

2. Calcule los Kw del motor elctrico.

3. Calcule el caudal de cada bomba.

4. Calcule la presin de la vlvula de alivio.

5. Cul es la presin a la entrada de M2.

PROBLEMA N 22

CILINDRO TELESCOPICO. Tenemos un cilindro telescpico vertical, en el cual los dimetros internos de sus

etapas son: 10", 8", 6", 4", y 3". Los recorridos de las etapas son: 17", 16", 15", 13" y

10" respectivamente.

Calcule el tiempo en segundos que demorara el cilindro en hacer toda su carrera, si

recibe aceite de una bomba con un desplazamiento de 3,25 in3/rev acoplada a un motor

elctrico de 1.800 rpm.

PROBLEMA N 23

CIRCUITO DE DESCARGA Hacer que el sistema mostrado funcione segn lo siguiente:

120 gpm cuando la presin del sistema es menor a 200 psi. 60 gpm cuando la presin est entre 200 y 750 psi. 45 gpm cuando est entre 750 y 1.500 psi. 15 gpm cuando la presin est entre 1.500 y 2.000 psi.

Llene los espacios indicados, con las presiones adecuadas y la potencia del motor elctrico.

Al sistema

M

psi psi

15 30 60

psi

psi

15

H.P.

PROBLEMA N 24

WINCH HIDRULICO.

Con los datos de la figura:

1. Cul es el torque en el eje del motor hidrulico en la primera vuelta del tambor.

2. Ser capaz el motor hidrulico de subir la carga "F" cuando la cuerda est en su ltima vuelta, en el dimetro de 30 cm.

3. Cul es el torque que est suministrando el motor elctrico, con el tambor en la primera vuelta.

4. Cul sera la velocidad lineal mxima con que podra subir.

5. Al estar la cuerda en su primera vuelta, subira con la presin de 80 bar?

60 cc/rev

F = 1.927,47 Kg

33:1

Caja reductora

20 cm

90 bar

20 lpm

3 Kw1200 rpm

P T

A B

30 c

m

M

PROBLEMA N 25

CORTADORA DE TUBOS DE HIERRO. .

Un cilindro levanta y posiciona un tubo para la operacin de corte.

Fuerza total de cierre: 10 ton Tiempo de posicionamiento para el corte: 5 seg

Determinar:

rea del cilindro. pul2 Dimetro del cilindro. pul Volumen a llenar del cilindro. pul3 Caudal de la bomba @ 1800 rpm. gpm Potencia necesaria para levantar la carga. hp Presin de la vlvula de contrabalance. psi Dimetro de la tubera de succin. pul Dimetro de la tubera de presin. pul Potencia del motor elctrico con e = 70% hp

PT

AB

C = 75 cm

70 bar

Tubo de 4 ton

M

PROBLEMA N 26

PRENSA HIDRULICA DE 50 ton. Desarrollar un circuito hidrulico para una prensa vertical, que sea capaz de generar una fuerza de 50 ton, con una presin mxima de 3.000 psi usando un cilindro de doble efecto. El sistema deber funcionar, segn lo siguiente:

1. El actuador deber moverse hacia abajo a razn de 3,5 pul/seg con una fuerza

de aproximacin de 10 ton por una distancia de 10,5

2. Al llegar al final del recorrido generar la fuerza de 50 ton durante 1 minuto.

3. Retroceder y esperar 2 minutos para comenzar un nuevo ciclo.

4. Para invertir el movimiento deber usarse una vlvula direccional 4V, 2P con

accionamiento manual y trinquete.

5. Usar una sola bomba de desplazamiento variable para que en el tiempo en que se desea mantener la presin, sin movimiento alguno, esta pueda compensar y evitar el calentamiento del aceite.

6. Calcule la potencia del motor elctrico a usar.

7. Elabore el mismo circuito usando acumulador de presin y bomba de caudal fijo y

compare la potencia instalada en cada caso.

PROBLEMA N 27

CIRCUITO DIDCTICO. Dado el circuito siguiente responda:

1. Nombre de cada elemento. 2. Desplazamiento del motor hidrulico. 3. Cul es el desplazamiento de la bomba. 4. Cul es el torque mximo que transmite el cupln. 5. Cul es la potencia del motor elctrico. 6. Cul sera la velocidad de la carga y el torque mximo disponible, si subimos la

presin a 120 bar.

M1800 rpm

P T

A B

1:20

Caja reductora

40 cm

F = 1.500 Kg

Vs = 8 cm/seg

100 bar

PROBLEMA N 28

CIRCUITO DE TRES VELOCIDADES. Tenemos un cilindro hidrulico vertical con salida del vstago hacia abajo, construir un circuito hidrulico que lo haga moverse segn lo siguiente:

1. Velocidad rpida de 18 cm/seg hasta la mitad de su carrera con presin controlada a un mximo de 80 bar.

2. Velocidad lenta de 8 cm/seg por un cuarto del recorrido faltante y 120 bar.

3. Velocidad fina de 1 cm/seg y 200 bar para el resto del recorrido, hasta llegar

al final en el que se requiere mantener la presin sin caudal, por 10 minutos. Hacer los cambios de velocidad poniendo a descarga una bomba cada vez, mediante el uso de vlvulas de alivio controladas a travs del venting por vlvula direccional. Usar un solo motor elctrico de 900 rpm con bomba doble de paletas en un extremo del eje, y bomba de pistones compensada en el otro. Las caractersticas del cilindro son: Dp = 6" Dv = 4" C = 40" con un peso muerto en la punta de 2.000 Kg. La vlvula direccional debe ser de centro abierto, es decir, todos los prticos comunicados con tanque, deber filtrarse solo el aceite de la bomba de mayor caudal. Colocar filtro de succin solo a la bomba fija.

1. Calcular los dimetros de las tuberas entre la direccional y el cilindro.

2. Desplazamiento de las bombas en cm3/rev

3. Potencia del motor elctrico.

4. Tiempo del ciclo si el retorno se hace solo con la bomba de paletas.

PROBLEMA N 29

VELOCIDADES IGUALES. Tenemos un cilindro hidrulico horizontal de 4 x 3 x 20 el cual se mueve sin carga alguna. Elabore un circuito para que ste cilindro, usando una sola bomba de caudal fijo y de 44,22 gpm se mueva con la misma velocidad de 2 pie/seg en cada sentido, sin usar controles de flujo. PROBLEMA N 30

REGENERATIVO CON SECUENCIA. Tenemos un cilindro horizontal de 3 1/4" x 1" x 20" instalado en un sistema con una bomba de 10 gpm de caudal fijo. Elaborar un circuito el cual mediante una vlvula direccional de 4V, 3P, 2S, otra de 3V 2P 1S, y una check, hagan que el cilindro avance con circuito regenerativo hasta tocar el material a comprimir, una vez en contacto, un presostato elimina el regenerativo y conecta la velocidad lenta. El retorno rpido se efecta energizando el otro solenoide de la direccional de 3P y el de la de 3 vas.

PROBLEMA N 31

TIMN HIDRULICO. El circuito mostrado pertenece al timn de un barco en el cual se usa una bomba manual, para generar el caudal que mover el cilindro, debido a la diferencia de reas en ste ltimo, se tendrn condiciones distintas, en su recorrido a derechas o izquierdas. Con los datos de la figura, calcular todos los parmetros faltantes en cada sentido de movimiento.

Fuerza del aguaF = 500 Kg

Dp

C = 25 cm2,5 cm

P1

P2 D

F1 = 22,4 KgF2 = ?

N1 = 4 vueltas

N2 = ?D1 = ?D2 = ?

PROBLEMA N 32

CIRCUITO ALTA Y BAJA. Elaborar un circuito hidrulico, el cual, usando solo los elementos que se dan a continuacin, cumpla con el siguiente enunciado:

1. Velocidad rpida de 19,74 cm/seg con presin mxima de 50 bar. 2. Al llegar la presin a 50 bar, hidrulicamente bajar la velocidad a 3,29 cm/seg y

poder subir la presin hasta 130 bar. 3. El cilindro del que se dispone es de 6" de dimetro de pistn, 4" de vstago y 40

de recorrido, montado horizontalmente. 1 tanque con sus accesorios.

1 motor elctrico de 20 Kw. - 1800 rpm.

1 vlvula de descarga para circuito de alta

y baja, de 1.5 ajustada a 50 bar.

1 filtro de retorno para el aceite de

descarga de la bomba de 100 cm3/rev.

1 bomba de paletas 100 cm3/rev.

1 bomba de engranajes.

1 check apertura de 0,5 bar de 1 1/2"

1 manmetro 0 - 250 bar.

1 vlvula direccional pilotada, 4V, 3P, 2S,

centro abierto.

1 vlvula de descarga de 1,5" de dimetro

para ayudar a descargar el aceite del

rea mayor del cilindro en su retroceso.

1 vlvula de alivio 1/2".

1 manmetro 0 - 80 bar.

1 check 1/2" con apertura de 5 bar.

En funcin de lo anterior:

1. Calcular dimetro de las tuberas que unen la direccional con el cilindro, tomando como velocidad del aceite 3 m/seg.

2. Potencia consumida por cada bomba en cada fase del ciclo. 3. Torque transmitido por el motor elctrico a la bomba de alta presin en el momento de

la presin mxima. 4. Torque transmitido a la bomba de alto caudal en el momento de la velocidad rpida. 5. Si el cambio de velocidad lo hace en el 50% de su recorrido, calcule el tiempo del ciclo.

PROBLEMA N 33

PRENSA EXTRUSORA DE ALUMINIO. Elaborar un circuito hidrulico para una prensa de extrusin de aluminio con una capacidad de 1.700 ton con las siguientes caractersticas:

1. Usar como cilindro principal uno de simple efecto, con un cilindro auxiliar de doble efecto conectado en su la parte posterior, para generar la velocidad rpida, este tendr un recorrido de 1m, y ejercer una fuerza aproximada de 7 ton empujando y 4,5 ton halando.

2. Velocidad rpida 16 pul/seg. con presin limitada a 800 psi, hasta tocar el

cilindro de aluminio a extruir, luego bajar hidrulicamente a una velocidad mxima ajustable en la bomba de caudal variable entre 0,2 y 0,25 pul/seg.

3. El montaje de los cilindros debe ser horizontal.

4. Mientras el cilindro auxiliar efecta la velocidad rpida, el cilindro principal

debe llenarse de aceite a travs de una vlvula check de prellenado instalada entre ste y el tanque.

5. Usar como presin mxima del sistema 210 bar, suministrada por una bomba

doble, una de caudal variable de 45 gpm, y otra de caudal fijo.

6. Filtrar todo el aceite de las bombas con 10 micrones en la conexin de tanque de las vlvulas de alivio.

7. Verificar si hace falta descompresin, y en caso afirmativo, hacer el circuito

correspondiente.

8. Calcular un tiempo aproximado de ciclo, si la velocidad lenta se aplica durante un recorrido de 30 cm, y para el retroceso se usa solo la bomba de caudal fijo.

PROBLEMA N 34

BANDA TRANSPORTADORA. Elaborar un circuito hidrulico para una banda transportadora la cual tiene acoplados 6 motores hidrulicos con las siguientes caractersticas:

M1 = 3 HP - 2500 rpm

M2 = 1/4 HP - 400 rpm

M3 = 1/2 HP - 70 rpm

M4 = 1 HP - 300 rpm

M5 = 3/4 HP - 270 rpm

M6 = 4 HP - 85 rpm

M1 debe tener 3 velocidades, en un solo sentido, controladas por 2 vlvulas de flujo y conmutadas mediante 2 direccionales de 1S, 2P cada una, usando el centro cerrado y la posicin paralela, de tal forma que al tener corriente las dos direccionales, se sumar el caudal ajustado en cada control de flujo, y se obtendrn las 2.500 rpm; y al energizarlos individualmente el caudal ser la proporcin que tenga ajustada cada una. Implementar adems un sistema para que el motor no se detenga bruscamente al desenergizar los solenoides. M2 hasta M5 son motores independientes, de velocidad fija, ajustada en un control de flujo montado antes de la direccional 1S, 2P centro cerrado, que los controla. M6 es bi direccional, controlado tambin por una direccional, teniendo la posibilidad de detenerse sin ningn tipo de freno. Especificar el sistema de bombeo, previendo un 20% ms de caudal que el consumido por los actuadores, y una presin mxima de 50 bar, y una eficiencia del 80%. El sistema deber arrancar sin presin alguna, y poder mantenerse as hasta que cualquiera de los motores deba moverse, Filtrar todo el aceite con eficiencia mayor al 99%

PROBLEMA N 35

ACTUADORES COMBINADOS. Elaborar un circuito hidrulico que funcione segn:

1. Dos cilindros horizontales, que van a empujar una carga de 7 ton cada uno, a lo largo de todo su recorrido, debiendo moverse perfectamente sincronizados (con sistema de sincronismo hidrulico), primero con una velocidad de 15 cm/seg luego a 3 cm/seg y por ltimo a 1 cm/seg. el retorno es libre.

2. Un cilindro vertical hacia abajo, que sube y baja una carga de 8 ton suspendida

en su vstago a una velocidad de 4 cm/seg.

3. Un motor hidrulico bi direccional que debe generar una potencia de 3 hp a 1.100 rpm, tener un sistema de freno ajustable en ambos sentidos.

Todos estos actuadores se movern al mismo tiempo. Usar un solo motor elctrico. Hacer que el sistema pueda estar en reposo, sin presin. Usar direccionales con control elctrico. Presin mxima 150 bar.

Especificar:

1. Dimetros de todos los cilindros y las tuberas.

2. Desplazamiento del motor hidrulico.

3. Desplazamiento de la bomba.

4. Potencia y rpm del motor elctrico.

PROBLEMA N 36

CIRCUITO SECUENCIAL. Un sistema hidrulico con un cilindro horizontal, debe hacer un 50% de su recorrido en vaco, luego mover una carga de 50 ton. En sus conexiones del rea del pistn y anular, tiene conectadas dos vlvulas de secuencia (una en cada lnea), montadas en paralelo con la tubera. El sistema funciona segn lo siguiente:

1. Se energiza el solenoide S1 de la direccional quien establece el cuadro de las flechas paralelas, el aceite se dirige al rea del pistn, y el cilindro se mueve sin carga alguna

2. Al llegar al 50% de su recorrido consigue la carga de 50 ton, la mueve hasta el

final de su trayectoria. 3. Aumenta la presin del sistema, abre la vlvula de secuencia, a la que llamaremos

VS1, ajustada a 100 bar. 4. A la salida de esta vlvula, el aceite consigue un motor hidrulico M1 de 85

cm3/rev el cual tiene conectado en su eje, un tambor de 20 cm. de dimetro, y a l una carga "F".

5. Una vez realizado el recorrido anterior, y despus de cierto tiempo, se energiza

el solenoide S2 de la direccional, y el prtico "P" se comunica con "B", en esa lnea que va al rea anular.

6. Tambin hay conectada en paralelo una vlvula de secuencia VS2, ajustada a 20

bar. 7. A su salida conseguimos un motor hidrulico M2 de 150 cm3/rev, que en su

conexin de tanque tiene conectada en serie una vlvula check de 5 bar, ese motor no tiene carga en su eje.

8. El sistema de bombeo est compuesto por una bomba triple con caudales de 42 -15 y 3 gpm respectivamente.

9. Las dos primeras estn conectadas en circuito de alta y baja, y la tercera, se

usara para generar presin piloto a la vlvula direccional y la check pilotada. 10. Al rea del pistn tambin est conectada en paralelo, una vlvula check pilotada,

para ayudar a evacuar el gran volumen de aceite que sale por esta tubera en el momento del retroceso del cilindro, y a la cual le llega aceite piloto desde una vlvula direccional 3V, 2P, 1S normalmente cerrada, en el mismo instante que le llega corriente al solenoide S2 de la direccional principal.

Armar el circuito usando solo los componentes listados:

Bomba triple con 42 - 15 y 3 gpm. Motor elctrico y Cupln. Vlvula de alivio ajustada a 140 bar. Vlvula de descarga ajustada a 30 bar. Vlvula de alivio ajustada a 30 bar para

presin piloto. Vlvula check con apertura de 0,1 bar. Direccional 3P, 4V, 2S, centro abierto. Direccional 3V, 2P, 1S, NC. Vlvula check pilotada. 100 bar. Vlvula de secuencia VS1

ajustada a

Vlvula de secuencia VS2 ajustada a 20 bar.

Motor hidrulico M1 de 85 cm3/rev

Motor hidrulico M2 de 150 cm3/rev

Vlvula check con apertura de 5 bar.

Cilindro hidrulico 10" x 9" x 40".

1. Calcule las posibles rpm y torque que podra generar M2.

2. Cuanto es el valor mximo de la fuerza "F", y a qu velocidad lineal se mueve.

3. Cuanto caudal sale por el rea del pistn cuando el cilindro est retrocediendo.

4. Cul es la potencia del motor elctrico, si consideramos una eficiencia del 80%.

PROBLEMA N 37

PRUEBA HIDROSTTICA. Elaborar un circuito hidrulico para hacer pruebas de presin hidrosttica a tubos, con las siguientes caractersticas:

Volumen de los tubos: 80 l

Presin de prueba: 2.000 psi

Liquido a usar: Agua.

El sistema hidrosttico consistir de dos cilindros hidrulicos, conectados por el vstago, en donde uno de ellos de 4" de pistn, estar conectado mediante una check, a un tanque de agua, de forma tal que cuando el vstago salga, el cilindro succione agua del tanque para llenarse, en el recorrido contrario, expulsara el agua hacia el tubo, para que se llene progresivamente hasta el tope, sin presin alguna, y luego proceder a subirla hasta la del ensayo. Se deber conectar otra check, a la tubera que suministra el agua al tubo, para evitar que el cilindro de 4" se llene con la misma agua que ha expulsado.

El cilindro leo hidrulico es de 2 1/2" x 1" x 15", conectado a:

Una direccional 4V, 3P, 2S, centro con "P" conectada al tanque y los dems prticos bloqueados.

Una vlvula de alivio. Una bomba acoplada a un motor elctrico de 20 hp Y 1.800 rpm succionando de un tanque. Un presostato.


2. Cuantos ciclos deben hacerse para una prueba.

3. Cuantos minutos dura la prueba.

4. Cul es el desplazamiento y la presin de la bomba.

PROBLEMA N 38

CHECK PILOTADAS. El circuito de la figura corresponde a un sistema elevador, en el cual se tiene una bomba doble, de 8 y 1 gpm, una de ellas para subir las cargas y la otra para bajarlas. La subida se efecta energizando solo S1, permitiendo que todos los cilindros alcancen la presin de la vlvula de alivio. La bajada, energizando solo S2, el resto del tiempo el aceite recircular al tanque.

1. Diga cul debe ser el valor mnimo de la presin "P" para que las cargas suban.

2. Calcule el valor mnimo de la presin piloto "Pp" para que las cargas bajen.

3. Si cada cilindro tiene una carrera de 18" en cuanto tiempo suben las cargas.

4. Cual debera ser la potencia mnima del motor elctrico, para efectuar el trabajo.

S1 S2

PpP

P T

A B

P

A B

T

5000 lb

5000 lb

8"

1"

4"

5000 lb

4:1 3:1 2:1

M 8 1

2"

1 "

2"

PROBLEMA N 39

PRENSA DE EXPANSIN. Implementar un circuito hidrulico para un sistema de expansin y conformado de cilindros metlicos de poco espesor, segn lo siguiente: Un cilindro vertical de 4" x 1 3/8" x 20" en cuya carrera de bajada, sujeta y expande levemente un cilindro metlico hueco, mediante un cono invertido conectado en su vstago. Debido a que la carrera de trabajo se efecta cuando el aceite entra por el rea anular, la subida debe ser lo ms rpido posible, a tal efecto se usar un circuito regenerativo para el 90% del recorrido, accionado mediante una direccional 3V, 2P, 1S de forma tal que cuando haya tensin en la vlvula de 3V, acte el regenerativo, y cuando no, el sistema funcione con su direccional 4V, 3P, 2S solo el ultimo 10% del recorrido. Una vez que el cilindro vertical haga su recorrido total hacia abajo y alcance su fuerza de anclaje de 16.000 lb, debindola mantener hermticamente (usando la vlvula adecuada) por el resto del ciclo, comenzara a girar un motor hidrulico comandado por una direccional de 2P, 1S, que hace rotar todo el conjunto a 400 rpm, alcanzando estas vueltas en 1 seg. Generando una potencia de 10 hp., entrando luego en funcionamiento 2 cilindros hidrulicos de 3 x 1 x 3 lateralmente para el conformado, movindose independiente uno del otro, haciendo cada uno una fuerza mxima de 7.000 lb y a una velocidad de salida de 1 pul/seg. Controlada mediante un control de flujo compensado instalado antes de la vlvula direccional; al hacer estos cilindros un ciclo completo, frenar el motor hidrulico en 2 seg., subir el cilindro principal, se liberar la pieza ya conformada y el sistema estar sin presin listo para un nuevo ciclo de trabajo. La bomba es de 33 cm3/rev, acoplada a un motor elctrico que gira a 1.800 rpm La presin mxima del sistema no debe exceder los 1.500 psi.

1. Elabore el circuito y calcule el tiempo del ciclo.

PROBLEMA N 40

MAQUINA CEPILLADORA. Conectar un circuito hidrulico para una cepilladora, en donde un cilindro horizontal de 4 x 2 x 140 deber extender su vstago a una velocidad de 30 pul/seg usando circuito regenerativo, la carrera de trabajo la efecta cuando el vstago se retrae, y debe hacerlo a una velocidad ajustable entre 5 y 15 pul/seg y a una presin mxima de 900 psi. Armar un circuito usando los componentes y la secuencia que se dan a continuacin.

1. Grupo de bombeo compuesto por el tanque con sus accesorios, motor elctrico 1800 rpm acoplado a una bomba doble, en la cual la de mayor caudal es de pistones y desplazamiento variable, con compensador comandado a distancia, la mas pequea es de 10 gpm de caudal fijo, usada solo para fines de enfriamiento y filtrado del aceite con 5 micras y eficiencia superior a 98%.

2. Una vlvula direccional pilotada con piloto y drenaje internos, la cual tiene su

prtico A taponado externamente, con S1 establece la posicin paralela y con S2 la posicin cruzada, en su posicin central P est bloqueado y los otros 3 prticos estn conectados entre s y al tanque.

3. Una vlvula de freno con doble piloto y check integral, conectada entre el

rea anular del cilindro horizontal cuyo vstago sale hacia la derecha, y el prtico P de la direccional.

4. Un control de flujo compensado en presin y temperatura con check integral

conectado entre el rea del pistn y el prtico B de la direccional, para regular las velocidades de trabajo.

5. Una check adicional conectada en paralelo con el control de flujo para ayudar

a manejar el gran caudal generado en el momento del regenerativo.

6. Un filtro de 5 micras con indicador elctrico de suciedad, y vlvula de by pass, instalado en la bomba de paletas.

7. Una vlvula direccional normalmente abierta de 2V, 2P, 1S conectada al compensador de la bomba, para que no haya presin ni caudal cuando no est energizada.

8. Una vlvula de alivio para evitar sobre presiones en la bomba de pistones,

ajustada a 1000 psi.

9. Un intercambiador de calor agua aceite.

10. Un sistema de proteccin para el filtro y el intercambiador, ajustado a 100 psi a la salida de la bomba de paletas.

Con la informacin anterior:

1. Arme el circuito.

2. Calcule los dimetros de todas las tuberas.

3. Especifique los desplazamientos de las bombas.

4. Calcule la potencia del motor elctrico usando una eficiencia de 85%.

5. Calcule el volumen del tanque.

PROBLEMA N 41

PRENSA 20 TON.

Completar con lneas el circuito mostrado, para una prensa de embutido de 20 ton, con cojn, segn el siguiente funcionamiento:

1. Aproximacin del cilindro, energizando S1 y S3, por un recorrido de 8". 2. Al desenergizar S3, carrera de trabajo con fuerza mxima, por 4" de

recorrido, y comienzo de la contrapresin del cojn, cuya relacin de fuerzas es de 4:1.

3. Regreso rpido, energizando S2 y S3. 4. Calcule el tiempo del ciclo, si la potencia instalada es de 5 hp.

M

S1 S2

CojinDp = 3"

1 "

4 "

4. 25"

S3

PROBLEMA N 42

MOTORES EN PARALELO. Usando solo los componentes que se listan, armar el circuito.

1 Motor hidrulico 1 Kw y 400 rpm.

1 Motor hidrulico 2 Kw y 600 rpm.

1 Motor hidrulico 0,5 Kw y 650 rpm.

1 Filtro de retorno y enfriador.

2 Vlvulas check.

1 Vlvula de alivio controlada elctricamente mediante una direccional, que al no tener corriente, debe mantener la presin.

1 Bomba de caudal variable.

1 Bomba de caudal fijo.

1 Motor elctrico de eje pasante y 1.800 rpm tanque y accesorios.

3 Controles de flujo compensados.

Los motores estarn conectados en paralelo, cada uno suministrando los requerimientos antes mencionados, con un control de flujo instalado antes de cada motor, para limitar el caudal en cada uno. Los retornos se unirn para pasar por el enfriador y el filtro antes de llegar al tanque. Las dos bombas estarn conectadas a la misma lnea con una vlvula de alivio ajustada a 70 bar. Calcular el caudal de aceite necesario e incrementarlo en un 20%, para los clculos. Usar eficiencia de 80% para el clculo de la potencia elctrica. La bomba de caudal fijo solo suplir el 30% del caudal total. Calcular los desplazamientos de las bombas, y la potencia del motor elctrico.

PROBLEMA N 43

CIRCUITO INTENSIFICADOR. Tenemos un cilindro vertical de 4" x 1 1/2" x 10" el cual bajara rpido hasta tocar el material a comprimir, la presin del sistema no deber exceder de 1.500 psi, pero la fuerza que se requiere en el cilindro es de 56.000 lb, en una distancia de 1" y en un tiempo de 1 seg. Sin incrementar la presin del sistema. Desarrolle un circuito con un cilindro hidrulico usado como intensificador, para lograr lo anterior. Tomar en cuenta que el cilindro principal tiene acoplada a su vstago, una carga de 500 lb la cual hay que contrabalancear. Usar circuito de alta y baja para los movimientos, con un motor elctrico de 10 hp Y 1.800 rpm. Usar una presin de 500 psi como mnima para el circuito de alta y baja. Especificar:

1. Desplazamiento de las bombas.

2. Dimetros del pistn y vstago, y recorrido mnimo del cilindro intensificador

3. Tiempo del ciclo.

PROBLEMA N 44

ESTRIADORA DE RODILLOS. Completar el circuito para una maquina estriadora de rodillos que cumpla con el siguiente ciclo:

1. Acercamiento y contacto de la cuchilla estriadora a 8 cm/seg. 2. Cambio de velocidad a 23 cm/seg, cuando toca la leva. 3. Inversin de movimiento a travs de la leva ubicada entre los topes, ajustable

mediante control de flujo.

Fuerza de trabajo = 900 Kg. Pmx. = 60 bar Dv = 45 mm.

RODILLO

Cuchilla estriadora

M

P

BA

T

P

BA

T

PROBLEMA N 45

MANDRILADORA VERTICAL. Conectar el circuito para una mandriladora vertical con una fuerza de 600 Kg a una presin de 35 bar con el siguiente ciclo:

1. Avance rpido a 1000 cm/min energizando S3, por 58 cm. 2. Avance lento a 75 cm/min con S3 + S1, por 6 cm. 3. Avance fino a 25 cm/min con S3+S1+S2, por 6 cm. 4. Retorno rpido energizando S4.

Calcular: Desplazamiento de la bomba, Dp, Dv, ajuste de la vlvula de contrabalance. Tiempo del ciclo.

S3 S4

P T

A B

P T

S1 S2A B A B

P T

M

1200 rpm

450 Kg

PROBLEMA N 46

GATO HIDRULICO.

Conectar el circuito mostrado para que el gato de accionamiento manual funcione segn lo siguiente:

El bombeo se efectuara mediante un cilindro de doble accin usado como bomba manual.

Se requiere que en cada movimiento de la palanca, la carga del cilindro de trabajo suba la misma distancia.

No agregar componentes adicionales a los mostrados. La carga descender abriendo la llave de paso, adherida al tanque.

Cilindro de trabajo

Aereador

Tanque Llave de paso

CILINDRO BOMBA

RELACION 2:1

PROBLEMA N 47

VULCANIZADORA DE CAUCHO.

Elaborar un circuito hidrulico para una vulcanizadora mltiple con las siguientes

caractersticas: Numero de cilindros de simple efecto: 3 Fuerza de cierre: 50 - 70 y 90 ton. Respectivamente. Carrera: 13 - 18 y 25 cm. Respectivamente. Tiempo de subida: 1,5 seg. Velocidad de bajada: 5 cm/seg. Peso muerto: 1 - 4 y 6 ton. Respectivamente. Presin mxima: 150 bar. La secuencia de trabajo para cada cilindro es la siguiente:

1. Subir con velocidad rpida hasta tocar el molde.

2. Subir la presin, hasta el mximo, en este momento la bomba debe dejar de actuar, y hay que garantizar que la presin se mantenga en el cilindro, con una variacin mxima permisible de un 10%, por un tiempo especificado.

3. Una vez concluido este tiempo, deber ocurrir una descompresin.

4. Bajada a la velocidad especificada contando solo con su propio peso.

5. No hay simultaneidad de movimientos.

PROBLEMA N 48

PRENSA CON ACUMULADOR. Elaborar un circuito hidrulico especificando todos sus componentes, para una prensa vertical hacia arriba la cul usando un cilindro de simple efecto con vstago de 8 genere una fuerza de 100.000 lb por dos minutos, con una variacin mxima de 10%. La secuencia de movimientos deber ser:

1. Subida sin carga con presin mxima de 300 psi a 6 pul/seg.

2. Al tocar la carga, la velocidad deber ser de 0,6 pul/seg. Y alcanzar la fuerza mxima, mantenindola durante los dos minutos, tomando en cuenta una fuga de aceite en el sistema de 10 pul3/min., la cual deber ser repuesta por un acumulador y un presostato.

3. Una vez pasado el tiempo, deber bajar a una velocidad de 3 pul/seg. Usando solo el peso de 3.600 lb Que se encuentra sobre el vstago.

4. Usar bomba doble, en donde la bomba de mayor caudal se use solo para la aproximacin rpida, y estar conectada directamente al cilindro, sin pasar por la direccional.

5. La bajada por el propio peso deber hacerse mediante el uso de una check pilotada conectada en paralelo a la lnea de alimentacin del cilindro y al tanque.

6. La presin mxima de la bomba de menor caudal en el momento de pilotar la check para la bajada ser de 550 psi.

7. Usar una direccional solo para la bomba pequea, para obtener la velocidad lenta de subida y para pilotar la check.

8. En el momento que se mantiene la alta presin, la bomba de alto caudal deber

estar filtrando el aceite con 10 micras y eficiencia superior al 98%.

PROBLEMA N 49

SISTEMA HIDRULICO PARA HORNOS DE FUNDICIN. Elaborar un sistema hidrulico para volcar 2 hornos, uno de 50 ton. Y otro de 20 ton, las velocidades de subida y bajada sern de 2 cm/seg. Regulables, pudindose detener en cualquier posicin.

Para el horno de 50 ton hacer un sistema de forma tal que si hay falla elctrica, baje automticamente, a la misma velocidad.

Contemplar para cada uno una puerta que ser movida por un motor hidrulico,

conectado a una caja reductora de velocidad 10:1 y esta a un rodillo de 4 de dimetro.

Peso de cada puerta: 2600 Kg.

Velocidad de las puertas: 2,5 cm/seg.

Presin mxima de trabajo: 150 bar.

Los hornos podrn moverse simultneamente.

PROBLEMA N 50

MOTOR VARIABLE. Elabore un circuito en el cual un motor hidrulico bi-direccional de 100 cm3/rev, gire segn lo siguiente:

1. Arranque de 0 a 2.500 rpm hasta llegar a un torque de 79,5 Nm.

2. Luego bajar la velocidad a 1000 rpm y poder subir el torque hasta 111,3 Nm.

3. Por ltimo bajar a 300 rpm hasta 270,3 Nm.

La secuencia anterior debe ser hidrulica y consecutiva, y debe poder hacerse en

ambos sentidos. Usar una sola vlvula direccional. Se quiere que una vez terminado el ciclo, en cada sentido, el motor frene

hidrulicamente, con freno ajustable. Con los datos anteriores:


2. Calcule la mnima potencia elctrica a instalar, usando una eficiencia del 100%.

PROBLEMA N 51

INYECTORA DE ALUMINIO. Disear un circuito hidrulico para una inyectora de aluminio, con las siguientes caractersticas: Fuerza de cierre de molde: 100 ton. Velocidad de cierre rpido: 8 cm/seg. Velocidad de cierre lento: 0,8 cm/seg. Recorrido de los cilindros auxiliares: 50 cm. Dimetro de los cilindros auxiliares: 2 1/2" Cantidad de cilindros auxiliares: 2 Fuerza de inyeccin: 2 ton Dimetro cilindro de inyeccin: 6" Velocidad de inyeccin: de 15 a 25 cm/seg. Potencia motor elctrico: 20 hp y 1200 rpm Secuencia de trabajo:

6. Cierre a alta velocidad usando los cilindros auxiliares.

7. Cierre a baja velocidad.

8. Inyeccin.

9. Retraccin del cilindro de inyeccin.

10. Apertura rpida del molde.

Usar bombas independientes para inyeccin y cierre. Usar cilindro de simple efecto para el cierre. Implementar sistema mecnico - hidrulico para que la maquina no comience el ciclo

si la puerta est abierta. Usar acumulador con alivio y descarga hidrulica.

PROBLEMA N 52

DOSIFICADOR. Disear un sistema dosificador de aceite, con las siguientes caractersticas:

Volmenes a dosificar entre 3 litros mnimo y 5,68 litros como mximo.

Todo el aceite deber ser filtrado con eficiencia superior al 98% con 5 micrones antes de ser dosificado,

Mientras no haya dosificado, todo el aceite estar recirculando al tanque, filtrado con 10 micrones y 98% de eficiencia.

El tiempo de cada dosificado ser de 10 seg pudiendo ajustarse elctricamente

a tiempos diferentes mediante interruptores elctricos separados 70 cm.

Viscosidad del aceite: 200 cSt A 40 C.

1. Calcular, seleccionar y especificar todos los componentes involucrados en el circuito.

PROBLEMA N 53

FABRICACIN DE TUBOS POR CENTRIFUGADO. Este es un sistema de fabricacin de tubos por centrifugado, para la conduccin de aguas negras, y consiste en hacer girar un molde con la forma del tubo deseado, a bajas revoluciones, hasta alcanzar la temperatura ptima de vaciado. Una vez alcanzada sta, las rpm aumentan y se produce el vaciado del metal fundido, el cual por efecto de la fuerza centrifuga, se adherir a las paredes de ste, y tomar su forma. Una vez vaciado el volumen de metal correspondiente al tubo, habr que detener el molde rpidamente antes de que solidifique por completo. El molde se hace girar mediante un motor hidrulico, el cual arrancar desde velocidad cero, hasta 300 rpm en 3 seg., la velocidad de rgimen ser de 1.800 rpm y el frenado deber hacerse en 1 seg. Datos tcnicos:

Peso del molde vaco: 500 Kg. Peso del molde cargado: 580 Kg. Dimetro externo del molde: 25 cm.

1. Elaborar un circuito para lo que se especifica.

2. Calcular la presin generada en el frenado.

PROBLEMA N 54

ALIMENTADOR PARA UN HORNO DE CERMICA. Elaborar un circuito hidrulico para un alimentador de un horno de cermica, compuesto por un cilindro de doble efecto montado horizontalmente con un recorrido de alimentacin de 210 cm, el cual deber hacerlo en 56 min empujando una carga de 2.000 Kg. El retroceso no deber demorar ms de 10 seg con una carga mxima de 500 Kg. Durante el movimiento lento se deber garantizar un filtrado total del aceite con 3 micrones para que no se produzca atascamiento en los equipos de control de caudal. Usar solamente una electro vlvula direccional, la cual solo deber energizarse para el retorno rpido. Disponer de una bomba manual y una direccional manual para mover el alimentador en caso de falla elctrica. Presin mxima del sistema: 50 bar.

PROBLEMA N 55

PRENSA PRECOMPACTADORA DE BRIQUETAS. Elaborar un circuito hidrulico para prensar el material fundente de los electrodos, usando una prensa con dos cilindros hidrulicos enfrentados verticalmente, y que se mueven segn la siguiente secuencia:

1. Bajada rpida del cilindro superior con una velocidad de 8 cm/seg. Hasta llegar a tope haciendo una fuerza de 2 ton, mantenindose hermticamente en esa posicin.

2. Comienzo de la compresin con el cilindro inferior con una velocidad de 4

cm/seg. Hasta llegar a 15 ton. De fuerza, luego cambiar a 2 cm/seg. Hasta llegar a 26 ton.

3. Retirada del cilindro superior a la mayor velocidad posible.

4. Expulsin de la briqueta con el cilindro inferior hasta llegar al final del

recorrido con velocidad de 8 cm/seg. Mantenindose extendido por un tiempo establecido, ajustable mediante temporizador.

5. Bajada del cilindro inferior hasta el tope, con fuerza de 5 ton. Y velocidad

mxima.

Ambos cilindros son de Dp = 8" Dv = 4" C= 15" Mientras no haya movimiento de los cilindros el sistema no deber tener

presin, y estar filtrando el aceite con 10 micrones, y eficiencia de 99,9%

PROBLEMA N 56

PRENSAS MLTIPLES PARA MADERA. Elaborar un sistema hidrulico para mover tres prensas para madera, con las siguientes caractersticas:

Una de ellas deber subir a 10 cm/seg hacer una fuerza de 40 ton constante durante 5 min, con una variacin mxima permisible de un 10%.

Otra deber subir a razn de 15 cm/seg y hacer una fuerza mxima instantnea

de 10 ton

La ultima deber tener una fuerza mxima de 20 ton sin mantenerse, pero la velocidad deber poderse variar desde 5 hasta 12 cm/seg.

Presin mxima del sistema: 290 bar.

Presin de acercamiento: 50 bar.

Los cilindros usados en cada caso son verticales movindose de abajo hacia

arriba y doble efecto.

Las prensas no se movern simultneamente.

Prever un sistema independiente en cual filtre al aceite 20 veces por hora con 10 micrones, eficiencia superior al 99% e indicador elctrico y suministre presin piloto al sistema.

PROBLEMA N 57

DOBLADORA DE TUBOS DE ESCAPE. Preparar un circuito hidrulico para una dobladora de tubos de escape, con las siguientes caractersticas: 1 Cilindro principal: fuerza: 26 ton, velocidad de avance: 3 cm/seg. 2 Cilindros de contrapresin para las mordazas con dp = 3 1/4" 1 Cilindro para expansin de tubos con fuerza de: 9 ton halando y 2 cm/seg. El cilindro principal se encargar de efectuar los dobleces del tubo, los de contrapresin ejercen una contrapresin a la mordaza y se mueven simultneamente y en sentido contrario al principal. El cilindro de expansin, aumenta el dimetro de los tubos para que puedan encajar uno en el otro para soldarlos. Usar como presin del sistema: 210 bar. Filtrar todo el aceite en el retorno con 10 micras y eficiencia superior al 98%.

PROBLEMA N 58

PRENSA CON COJN. Preparar un circuito hidrulico para una prensa de 550 ton con cojn. Presin mxima del sistema 210 bar, con un metro de recorrido. Segn el siguiente funcionamiento: El descenso deber ser rpido hasta casi tocar el molde, sin golpearlo, la velocidad de prensado preliminar debe ser de 2,5 cm/seg y la final de 0,8 cm/seg con cambio hidrulico. Para el prensado preliminar bastan 70 Kg/cm2. Usar un cilindro de simple efecto para el prensado y dos cilindros auxiliares para el retorno. El cojn es un cilindro vertical que se coloca en contrasentido al cilindro principal y le ejerce una contrapresin, en la bajada. La subida la realiza al mismo tiempo que el principal. Los datos y la secuencia son: Velocidad rpida por cada libre: 30 cm/seg. Velocidad rpida de trabajo 2,5 cm/seg. Velocidad lenta de trabajo 0,8 cm/seg. Subida cilindro principal y cojn. Presin de cojn: 200 Kg./cm2. Relacin de fuerza de prensado y fuerza del cojn 4 : 1 Peso suspendido del vstago del cilindro principal: 2,5 ton Filtrar el aceite 10 veces por hora, con bomba auxiliar eficiencia de 98% y 5 micras. Calcular la descompresin y hacer el circuito hidrulico correspondiente. Disponer de un sistema independiente para presin piloto.

PROBLEMA N 59

PLATAFORMA Y MOTOR

El circuito mostrado pertenece a una plataforma hidrulica, a la cual se le suben personas de 100 lb cada una, y al moverse esta, hace girar un motor hidrulico que tiene en su eje una carga tal que genera un torque de 95,59 lb-in.

1. Calcule el nmero de personas que deberan subirse a la plataforma para que el motor comience a girar.

2. Cuantas vueltas dar el motor cuando baje toda la plataforma. 3. A cuantas rpm girara el motor si la plataforma baja en 0,2 seg. 4. Calcule el dimetro de la tubera que une el cilindro de la plataforma con el

horizontal, si tomamos una velocidad del aceite de 6,28 m/seg, y la bajada en 0,2 segundos.

5. Cuantos gpm pasarn por el motor hidrulico. 6. Cul es la velocidad del aceite en el rea anular.

100 lb c/u

C = 18"

95,59 lb-inVg = 1,25 in3/rev

3"

6"

2"

2"

1

PROBLEMA N 60

COMPACTADORA. Elaborar un circuito hidrulico para una compactadora con un cilindro horizontal de 20" x 17" x 100", el cual en su recorrido de compactado, la carga se incrementa a razn de 7.853,98 lb por cada pulgada de recorrido. Para el retorno, deber vencer una carga de 60.000 lb, el sistema est compuesto por una bomba triple de 55 - 35 y 20 gpm respectivamente, conectadas en circuito de alta y baja, en el cual la vlvula de descarga de la etapa de mayor caudal, est ajustada a 650 psi, la correspondiente a la de 35 gpm est ajustada a 1.400 psi, y la de alta presin a una de alivio a 2.500 psi. Debido al gran volumen generado en el retroceso por el rea del pistn, conectar una check pilotada, para ayudar a evacuar el aceite en el momento del retroceso. Usar direccional pilotada con centro abierto, para que cuando no haya movimiento, las bombas estn sin presin.


2. Calcule el tiempo de un ciclo ( ida y vuelta )

3. Cul es la mnima potencia que debera tener un motor elctrico, usando una eficiencia del 83 %.

4. Cul es el caudal que sale por el rea del pistn, cuando el cilindro est retrocediendo.

PROBLEMA N 61

ALTA Y BAJA CON VENTING.

1. Con cual combinacin de solenoides energizados se obtiene la fuerza de empuje mxima.

2. Con cuales solenoides se obtiene la velocidad mxima de salida, si no hay carga en el vstago.

3. Cul es el valor en pul/seg de la velocidad mxima de salida. 4. Si energizamos S4 Y S2 cul ser la fuerza mxima disponible en el vstago. 5. Si suponemos una carga de 200 lb en el vstago y energizamos solo S3, diga

cuantos hp suministra el motor elctrico, cuando el vstago sale. 6. Con una carga de 2200 lb y con S2 Y S3 energizados, calcule a qu velocidad

se mueve la carga.

S2 S3

S4

S5

2000 psi750 psi

1200 psi

5 gpm

P T

A B

P

T

A

B

M

10 gpm

300 psi

1"C = 40"3"

PROBLEMA N 62

DOBLE VASTAGO Y CONTRAPRESIN.

Dado el circuito de la figura:

1. Calcular la presin P para que el sistema suba la carga de 700 Kg.

2. En cuanto tiempo subir la carga?

3. A qu velocidad subir la carga?

C = 30"6"

2" 4"

5 bar

F = 700 Kg

M

Vg = 3 in3/rev

13,19 bar

P = ?

850 rpm

1"

PROBLEMA N 63

MAQUINA CORTADORA. Se quiere construir una maquina hidrulica que mediante el giro de dos rodillos haga avanzar una lamina, siempre la misma longitud, para que luego un cilindro hidrulico de 5 x 2 x 2 la corte. Para ello se conecta un motor hidrulico con un desplazamiento de 100 cm3/rev a uno de los rodillos cuyo dimetro es de 40 cm y de 180 Kg de peso, el cual tiene que generar un torque para arrastrar la lmina de 100 Nm. El rodillo tiene alcanzar 700 rpm en 1,2 seg y pararse por completo en 1 seg, luego tiene que actuar el cilindro, haciendo un recorrido de 2" en 0,5 seg, ejercer 20 ton de fuerza por 1 seg, y por ultimo retroceder. Elabore el circuito hidrulico especificando todos los componentes involucrados. El momento de inercia I de un cilindro macizo viene dado por la relacin: En donde I = Momento de Inercia Kg . m2 m = Peso del cilindro en Kg. r = Radio del cilindro en metros.

2* 2rmI

PROBLEMA N 64

CILINDRO Y BOMBA DOBLE. Se requiere un circuito hidrulico con un cilindro horizontal de 4" x 3" x 20" el cual se mover sin carga las primeras 8" de recorrido. Durante las 10" siguientes, la carga es de 5 ton, y para el resto del recorrido 16 ton, para el retroceso la carga es de 500 Kg. El circuito deber ser tal que el cilindro se mueva la primera parte de su carrera, con alta y baja y circuito regenerativo, luego, al tocar un sensor de posicin, eliminara el regenerativo, y quedara solo con la configuracin de alta y baja hasta el final. La bomba doble de la que se dispone es de 30 y 18 gpm respectivamente, y la vlvula de descarga est ajustada a 900 psi. Hacer el regenerativo en la vlvula direccional principal, y procurar que cuando no haya movimiento, las bombas, descarguen el aceite libre al tanque. Con la informacin anterior:

1. Elabore un circuito que cumpla con el enunciado.

2. Calcular el tiempo del ciclo.

3. Calcular la potencia del motor elctrico.

PROBLEMA N 65

PRENSA DE CONFORMADO. Elaborar un circuito hidrulico para una prensa de conformado de 700 ton con el siguiente ciclo:

Cilindro vertical de simple efecto con 36" de vstago, el cual lleva montada una mesa de trabajo de 10 ton de peso total. El tiempo total que debe emplear el cilindro en subir y bajar su carrera de 12" no debe exceder los 2 min., empleando dos velocidades de subida y una de bajada; la lenta de subida utiliza el 30% del tiempo total, repartiendo el resto del tiempo en partes iguales en la subida rpida y la bajada. Debido al gran dimetro del cilindro principal, no se dispone de mayor presin para que pueda bajar por su propio peso, por lo tanto se dispondr de dos cilindros auxiliares, conectados a los lados de la bancada, que servirn solo para halar la mesa, estos sern de 4" x 1 3/4". El gran volumen de aceite del cilindro de 36" ir directamente al tanque a travs de una vlvula de descarga. Usar motor elctrico de 30 hp. Y 1.800 rpm con una bomba doble cuyo primer cuerpo es de caudal fijo y el segundo de caudal variable. La subida rpida, la cual se efectuara en el 80% del recorrido, se har sumando el caudal de las dos bombas, usando solo la variable para la velocidad lenta de prensado y bajada. La conmutacin de velocidades se har mediante un presostato, el cual sensara el incremento de presin cuando comience el conformado, y sacar de circulacin la bomba fija, quedando la variable hasta el final del prensado, debiendo mantener la presin varios minutos.

No usar direccional para la bomba de caudal fijo, en su lugar utilizar una vlvula check pilotada y una vlvula de alivio pilotada, cuyos pilotos y venting convergen a una direccional de 1 solenoide, la cual al tener tensin, cierra la de alivio y abre la check. La bajada la har la bomba variable actuando sobre los cilindros auxiliares, a travs de una direccional pilotada de 3P, tambin existir una vlvula de alivio pilotada con una direccional 2V, 2P, 1S, normalmente abierta, montada en el venting. Se enfriara y filtrara todo el aceite de la bomba variable. Adicionar circuito de descompresin.

PROBLEMA N 66

CIERTO O FALSO Diga si cada una de las siguientes proposiciones son ciertas o falsas.

1. Una vlvula de descarga est bien aplicada cuando la lnea de pilotaje est conectada al tanque.

2. Las vlvulas de secuencia se usan para limitar la presin mxima en la lnea primaria

3. Las vlvulas de secuencia se usan para limitar la presin mxima en la lnea secundaria.

4. La bomba de paletas de caudal fijo tiene drenaje interno.

5. La bomba de pistones axiales de caudal fijo, no tiene drenaje externo.

6. En las direcciones hidrulicas de los vehculos de paseo, el caudal que genera la bomba, es directamente proporcional a las rpm del motor.

7. Un cilindro conectado en circuito regenerativo necesita mas presin para ejercer la misma fuerza, que otro igual que no est conectado en regenerativo.

8. El torque en un motor hidrulico depende del caudal de la bomba.

9. No existen check pilotadas con drenaje externo.

10. Si duplicamos el dimetro de un cilindro hidrulico, obtendremos el doble de fuerza.

11. Al aumentar la presin en un sistema hidrulico se est aumentando proporcionalmente la velocidad.

12. En un sistema hidrulico con acumulador, pueden generarse caudales instantneos mucho mayores que el de la bomba.

13. Los cilindros de doble vstago no pueden conectarse en circuito regenerativo, cuando los vstagos son del mismo dimetro.

14. Al haber desgaste en un motor hidrulico de pistones axiales, la bomba se vuelve ruidosa.

15. Todas las bombas duran ms si trabajan a la mitad de su presin nominal.

16. Una vlvula de alivio podra utilizarse como un medio eficiente para calentar el aceite.

17. Si reducimos el dimetro del vstago de un cilindro, se reducir el tiempo del ciclo que este efecta.

18. La compresibilidad del aceite es de aproximadamente 1% a 1.000 psi.

19. Las bombas de pistones radiales son las ms adecuadas para manejar grandes caudales de aceite.

20. Una vlvula de alivio no puede usarse como freno.

21. Una bomba hace ruido cuando su filtro de succin est tapado.

22. Una bomba es ruidosa cuando tiene los rodamientos daados.

23. Cuando un filtro de succin se obstruye, el aceite se calienta.

24. Una bomba de caudal variable no debera montarse sumergida en el tanque de

aceite.

25. Los cilindros de simple efecto no deben conectarse en circuito regenerativo.

26. Los cilindros de simple efecto no deben conectarse en circuito de alta y baja.

27. El 70% de las fallas en los sistemas hidrulicos se deben a aceite sucio.

28. Cuando una bomba cavita, el aceite se calienta.

29. Cuando el filtro de succin se tapa, la bomba cavita.

30. Controlar el flujo que sale del rea anular de un cilindro, produce presiones superiores a las de la vlvula de alivio, antes del control de flujo.

31. En el compensador de una bomba de caudal variable, es donde ajustamos el caudal de la misma.

32. Si en un cilindro horizontal queremos fuerza y velocidad mxima desde el principio del recorrido, debemos usar un circuito de alta y baja.

33. Mientras mayor viscosidad tenga el aceite hidrulico, menores sern las prdidas de carga por friccin en las tuberas.

34. Si los retornos de grandes tuberas no llegan debajo del nivel del aceite la bomba se vuelve ruidosa.

35. Si el tubo de drenaje de una bomba de pistones axiales no retorna debajo del nivel del aceite la bomba se puede vaciar despus de largos periodos de inactividad.

36. Si el tubo de retorno de una vlvula de alivio que est funcionando constantemente con presin, se conecta cerca del tubo de succin de una bomba, el sistema tiende a recalentarse.

37. Una direccional pilotada con el centro abierto, debe tener el piloto interno.

38. Al aumentar la presin en un sistema hidrulico se est aumentando la aceleracin de los actuadores.

39. La compresibilidad del aceite vara de 0.4 a 1% cuando est sometido a una presin de 1000 psi.

40. El peso del aceite vara con la viscosidad del mismo. Pero un peso entre 55 y 58 libras por pie cbico cubre el rango de viscosidades desde 150 a 900 SSU a 100F.

41. La presin atmosfrica empuja el aceite hacia el prtico de succin de las bombas.

42. La funcin de una bomba no es generar presin. Su funcin es crear flujo, la presin se origina por las restricciones que consigue el aceite a su salida.

43. Las bombas usadas para transmitir potencia son usualmente de desplazamiento positivo.

44. El fluido siempre toma el camino de menor resistencia.

45. Las perdidas por friccin en una tubera varan con la velocidad.

46. La velocidad del flujo en una tubera es inversamente proporcional al cuadrado de su dimetro interno.

47. Las tuberas flexibles de acero y cobre normalmente se nombran por sus dimetros externos.

48. Las mangueras y tuberas de acero no flexibles son nombradas por su dimetro interno.

PROBLEMA N 67

EXTRUSORA DE LADRILLOS Elaborar un circuito hidrulico para una extrusora de ladrillos en la cual los actuadores involucrados son: un cilindro principal de 8" x 3 1/2" x 60", un cilindro de 2 1/2" x 1 3/8" x 10", un motor hidrulico para mover la cernidora la cual debe suministrar un torque de 120 Nm. La secuencia es:

1. Avance rpido del cilindro principal por 30 " con el caudal total del sistema, una

vez alcanzada cierta presin detectada por un presostato, sacara de funcionamiento la bomba de alto caudal, quedando solo la de bajo volumen haciendo una velocidad de 2,3 pul/seg por 20" hasta generar una fuerza de 140.000 lb detectada por un segundo presostato, el cual detendr el cilindro principal y dar la seal al cilindro de la compuerta para que se abra llegndole un caudal de 5 gpm desde la bomba de bajo caudal.

2. Una vez la compuerta arriba, la bomba de alto caudal expulsa el ladrillo por una distancia de 10".

3. Completada la expulsin, la bomba de mayor caudal retrocede el cilindro principal a razn de 8,53 pul/seg., y la bomba de bajo caudal baja la compuerta y hace girar el motor hidrulico simultneamente durante 5 seg.

4. El sistema de bombeo est conectado a un motor elctrico de 60 hp

5. Usar una eficiencia del 81,2%.

6. Disponer un sistema de filtrado independiente y enfriamiento por aire, para disipar el calor generado por el trabajo continuo.

7. Cuantos ladrillos por hora es capaz de producir este sistema.

PROBLEMA N 68

CORTADORA DE LMINAS.

Elaborar y calcular un circuito hidrulico, para una cortadora de lminas de acero, partiendo de una bobina. El sistema consiste de: Un cilindro sujetador de la lmina el cual tiene un recorrido de , y deber ejercer una fuerza mxima sobre la lmina de 500 lb constantes a lo largo del ciclo de avance del carro. Un cilindro hidrulico que debe mover el carro alimentador horizontal de 3.000 Kg. que se desliza sobre guas, el cual desenrollar la lamina de la bobina. Un cilindro cortador de 2 x 1 x 2, que al ser posicionada la lamina efectuar el corte a la medida deseada. Datos tcnicos:

Longitud deseada de las lminas: 1 m Tiempo de ciclo: 2,5 seg. Presin mxima del sistema: 150 bar Mxima velocidad permisible en los cilindros: 50 cm/seg.

PROBLEMA N 69 r

REGENERTATIVO CON VENTING.

1. Qu presin marca M cuando estn energizados los solenoides S2 y S3. 2. Qu presin marca M cuando se energizan S1 y S4. 3. Qu presin marca M cuando esta energizado S3. 4. Cul es la fuerza mxima que puede generar el sistema cuando estn energizados

S1 S4 y S5. 5. Fuerza mxima que puede generar el sistema energizando S2 y S4. 6. Con cual combinacin de solenoides energizados se obtiene la mayor velocidad de

salida del vstago. 7. Si la carga fuese de 310 Kg. y energizamos solo S3 se movera la carga?. 8. Si energizamos S4 y S5 calcule el caudal que sale por el rea anular.

10 cm

4,5 cm

S1 S2 S3

S4

S5

107 bar48 bar

17 bar

30 lpm

P T

A B

P

T

A

B

M

M

300 Kg

PROBLEMA N 70

ARRANQUE DE MOTOR SINCRNICO. Elaborar un circuito hidrulico para arrancar un motor sincrnico (motores que funcionan con corriente directa) con las siguientes condiciones. Un motor sincrnico necesita una corriente alterna de excitacin la cual lo hace aumentar progresivamente de revoluciones. Una vez alcanzadas las revoluciones deseadas, se cambia la corriente alterna por directa, y l se mantiene en ese rgimen. El sistema hidrulico deber funcionar segn lo siguiente:

1. Cuando las rpm sean menores a 1.500, el motor se alimenta con corriente alterna.

2. Al llegar a 1.500 rpm, el sistema hidrulico lo debe detectar y enviar una seal

para efectuar el cambio de corriente.

3. Una vez hecho el cambio de corrientes y el motor estar en rgimen, el sistema hidrulico deber quedar sin presin alguna, filtrando todo el aceite con 3 micrones, y manteniendo la temperatura del aceite en el tanque en 45C.

PROBLEMA N 71

TRIPLE ALTA Y BAJA, VENTING Y REGENERATIVO.

1. Cul ser la velocidad de la carga cuando estn energizados S4 Y S5. 2. Qu presin marcar "M" cuando energizamos los solenoides S4 Y S6. 3. Cul ser la presin de M cuando energizamos S2 Y S3. 4. Cul ser la velocidad de la carga si energizamos S2 Y S4. 5. Cuanto marcar M cuando energizamos S1, S4 Y S6, con el cilindro en

movimiento. 6. Cul es la velocidad cuando se energizan S1, S3 Y S5.

S4

S3

S6

900 psi

200 psi

3 gpm

P

T

A

B

20 gpm

10 gpmM

S1 S2

P T

A B

2000 psi

1600 psi

190 psi

M

S5

700 psi

5000 lb

2"

4"

PROBLEMA N 72

PLATAFORMAS HIDRAULICAS.

La figura mostrada pertenece a un sistema de plataformas hidrulicas, en las cuales la carga en los cilindros C1, C3, y C4 varia con el nmero de personas que tenga encima hacindole peso, mientras que C2 tiene una carga fija de 500 lb

La vlvula VS es de secuencia, con un ajuste de 150 psi. Las vlvulas V1 y V2 son check pilotadas. Si subimos una persona de 50 lb a la vez a las plataformas P1, P2 y P3, diga:

1. Cul de los cilindros C1 o C2 se mueve primero.

2. Con cuantas personas comienza el movimiento de C1 o C2.

150 psi

3"P2

VS

P1

C1

3,5"

C3

C4 8"

1,5"P3

500 lb

1,5"

C2

4:1

2"

2:1

V1 V2

4"

4"

PROBLEMA N 73

CILINDROS EN SERIE Y CONTRAPRESION.

En el sistema mostrado calcule:

1. El mximo peso "P" que se puede levantar.

2. Desplazamiento de la bomba.

C = 30"4"

1" 1 "

300 psi

P = ?

V = 8,18 cm/seg

1

2 "

400 psi

M3 hp1200 rpmVg = ?

E = 95%

PROBLEMA N 74

TABLERO DE BASKET El grfico mostrado pertenece a un tablero de basket ball, el cual tiene un cilindro hidrulico de 2 x 1 para soportar el larguero horizontal.

1. Con las condiciones mostradas calcule el valor de la fuerza "F" aplicada al aro si el manmetro colocado en el cilindro marca 400 psi.

65"

80" 25" 10"

F

400 psi

20"

PROBLEMA N 75

PLATAFORMA CON RESTRICCIONES.

1. Calcular el nmero de personas que deben subirse a la plataforma, para que el motor hidrulico gire.

2. Cuantos cm bajar la plataforma cuando el cilindro horizontal desplace toda su

carrera.

3. Cuantas vueltas dar el motor cuando el cilindro horizontal desplace toda su carrera.

12 cm

X cm

15 cm

100 Kg c/u

8 cm

5 cmC = 1 m

M = 4 NmVg = 10 cm3/rev

5 bar

500 Kg

PROBLEMA N 76

CAIDA DE PRESION. Tenemos un cilindro horizontal de 40 de recorrido, doble vstago, con dimetro de pistn 10, vstago derecho con dimetro de 6, y vstago izquierdo de 2. El cual est conectado mediante una direccional pilotada de 3P, 4V, 2S, con centro en circuito regenerativo; a un circuito de alta y baja, en el cual la presin de la vlvula de alivio es de 3.000 psi y la de la vlvula de descarga 350 psi, los caudales de las bombas son 8 y 70 gpm respectivamente; debido a que el centro de la direccional no descarga las bombas al tanque en su posicin central, usar en el venting de la de alivio una direccional para que no haya movimiento ni presin en el momento del arranque del motor elctrico. Cuando la vlvula de descarga est abierta por efecto del piloto, genera una cada de presin de 150 psi. La secuencia de movimiento es como sigue:

1. Avance rpido hacia la derecha con circuito regenerativo y carga de 7.500,00 lb Por un recorrido de 20.

2. Movimiento en el mismo sentido sin regenerativo con una carga de 26.390,00 lb por 15.

3. Fuerza hacia la derecha de 226.100,00 lb Por 5.

4. Regreso con carga de 19.102 lb en el vstago izquierdo a la largo de toda la carrera.

Con los datos anteriores:


2. Calcule los hp del motor elctrico con e = 100%.

3. Calcule el tiempo del ciclo.

PROBLEMA N 77

TRIPLE ALTA Y BAJA. Tenemos un cilindro hidrulico doble vstago con dimetro de pistn de 4", vstago del lado derecho con dimetro de 3 ", y lado izquierdo de 1", con recorrido de 24", el cual est conectado a una direccional 3P, 4V, 2S, con los prticos P, A, y B conectados entre s, y el prtico tanque bloqueado. Los elementos anteriores estn conectados a un circuito de alta y baja con una bomba triple, en la cual las dos primeras secciones sern las que descarguen y la de la punta ser la de alta presin. Dado que el centro de la direccional no est conectado al tanque, se dispondr de una direccional 2P, 2V, normalmente abierta, conectada al venting de la de alivio, por la que pasara todo el caudal de las bombas mientras no se requiera movimiento. El motor elctrico es de 10 hp y 1800 rpm. El funcionamiento es el siguiente: Sin energizar los solenoides de la direccional principal, y energizando solo la bobina de la vlvula de 2P, 2V, el cilindro se deber mover hacia la derecha con una carga en el vstago de ese mismo lado de 7.510,00 lb, por un recorrido de 10"; luego al energizar una bobina de la direccional principal se sigue moviendo en el mismo sentido pero con una carga en la punta de 23.560,00 lb por un recorrido de 3". En lo que resta de carrera habr una carga de 35.340,00 lb Luego se energiza el otro solenoide y el cilindro regresa hacia la izquierda sin carga alguna en el vstago.


2. Calcule el caudal de cada bomba en gpm y el tiempo del ciclo.

PROBLEMA N 78 PORTON HIDRAULICO.

Tenemos un portn cuyo peso a mover es 700 Kg. efectuado por el sistema leo hidrulico, en donde el grupo de bombeo con motor elctrico, es el que funciona normalmente; teniendo el otro como una opcin cuando haya falla elctrica. Con el sistema elctrico se desea un tiempo de ciclo de 42 seg; entendindose como un ciclo, una ida y vuelta completa, sin tomar en cuenta el tiempo que permanece abierto. Como medida de seguridad, se requiere que los primeros y ltimos 20 cm de cada recorrido lo haga a velocidad lenta (usando solo B2) y el resto a velocidad rpida (B1 + B2). La bomba manual tiene conectada una caja amplificadora, la cual hace dar 3 vueltas a la bomba por cada una de la palanca.

1. Cuantos cm3/rev debe tener B1.

2. Calcular la fuerza F de la palanca.

3. En cuanto tiempo se hace un ciclo manualmente, a velocidad constante, si la persona puede darle a la palanca una vuelta cada 5 seg.

M 3:1

Vg = 68,84 cm3/rev

F

Vg2 = 2,46 cm3/rev

Vg1 = ?

B2B1

S3

P T

A B

P T

A B

S1 S2

1800 rpm

3 m

Dp = 50 mm Dv = 25 mm

PROBLEMA N 79 r

CILINDRO Y CHECK.

1. Cul es el valor mnimo de P para que la carga baje cuando energizamos S2.

2. Cuanto marca "M" cuando est energizado S1 y la carga est subiendo.

M

40.000 lb

6" x 4" x 20"

4:1P

2.000 psiM

B

T

A

P

PROBLEMA N 80 r

CALCULO DE PRESIONES.

1. Cuanto marca "M" cuando no hay corriente en S1 ni en S2, mientras el cilindro est en movimiento.

2. Cuanto marca "M" si el cilindro est en movimiento y energizamos S1.

3. A cuantas pulgadas por segundo se mover la carga cuando S1 Y S2 estn desenergizados

M

2"

S1 S2

15 gpm 3 gpm

P T

A B

500 psi

2.670 lb

1500 psi

M

4"

PROBLEMA N 81

RELACION DE DESPLAZAMIENTOS. Tenemos un grupo motor - bomba, en el cual el motor elctrico es de 7.5 hp - 1.200 rpm, y la bomba posee un desplazamiento Vgb, este conjunto tiene a su salida una vlvula de alivio, y despus una direccional 3P, 4V, 2S con presin al tanque y los prticos A Y B bloqueados en su posicin central. A la salida de la direccional conseguimos un motor hidrulico con un desplazamiento Vgm acoplado a una caja reductora de velocidad, con una relacin de 3:1 la cual mueve un carrete completamente cilndrico de 10" de dimetro, teniendo suspendida una carga de 1.188,52 lb.

1. Elabore el circuito

2. Calcule la relacin de desplazamientos entre el motor hidrulico y la bomba. (Vgm/Vgb).

3. Calcule a cuantas pulgadas por segundo sube la carga.

PROBLEMA N 82

CILINDRO HORIZONTAL. Elaborar un circuito hidrulico en el que un cilindro horizontal con un dimetro de 3 se mueva en ambos sentidos con velocidades exactamente iguales entre s, e iguales a 30 cm/seg. Hacia la derecha la presin deber estar limitada a 100 bar y hacia la izquierda a 30 bar. Hacer que las velocidades sean iguales sin el uso de controles de flujo, ni circuitos regenerativos. Para realizar este trabajo se dispone de un motor elctrico con una potencia de 20 Kw y el cual gira a 1.800 rpm. Con la informacin anterior:

1. Elabore un circuito que cumpla con el enunciado.

2. Cul es el desplazamiento de la bomba en cm3/rev

PROBLEMA N 83

CILINDRO INCLINADO VENTING Y REGENERATIVO.

1. Qu presin marca "M" cuando se energizan S2 Y S3. 2. Se mover la carga cuando se energizan S2 Y S3. 3. A qu velocidad se mueve la carga cuando se energiza solo S4. 4. Habr alguna combinacin de solenoides energizados, con la cual se pueda

lograr la presin de 1.500 psi.

S1 S2 S3

S41500 psi

800 psi

200 psi

10 gpm

P T

A B

P

T

A

B

M

M

7.000 lb

12 HP1800 rpm

4" x 2" x 30"30

PROBLEMA N 84

CALCULOS CON WINCH.

En el circuito mostrado un motor hidrulico, conectado a una caja reductora de velocidad, mueve un carrete, el cual tiene suspendida una carga de 3.662 lb ese conjunto es movido por el grupo motor - bomba que se muestra. Con estos datos diga:

1. Cul es la relacin de desplazamientos entre el motor hidrulico y la bomba (Vgm / Vgb.)

2. A cuantas pulgadas por segundo subir la carga.

M5 HP1.800 rpm

P T

A B

F = 3.662 lb

4:1

Caja reductora

8"Vgm

Vgb

5"

PROBLEMA N 85 r

DETECCION DE FALLAS 1

Funcionamiento deseado: Al energizar S1, el cilindro debe empujar la carga a una velocidad de 3.3 pul/seg. al quitarle la corriente a S1 y energizar S2, el cilindro debe halar la carga. Funcionamiento comprobado: Al energizar ya sea S1 o S2, el cilindro no se mueve, y tampoco hay presin en el manmetro. Detectar y explicar porque no funciona como debe

1500 psi

8"

10.000 lb18"

M

P T

A B

3600 rpm

S1 S2

Vg = 14 in 3/rev

PROBLEMA N 86 r

DETECCION DE FALLAS 2 Funcionamiento deseado: Al energizar S1, avance rpido, con B1 y B2 a baja presin, despus trabajo con B2 nicamente y B1 debe descargar al tanque. Funcionamiento comprobado: Avance rpido hasta que la presin alcanza 35 bar, el pistn se inmoviliza, la presin sigue siendo 35 bar.

P T

A BS1 S2

M

35 bar

100 bar

B2 B1

Avance rapido a 24 bar

Trabajo a 95 bar

Retorno a 15 bar

PROBLEMA N 87

DETECCION DE FALLAS 3 Funcionamiento deseado: Misma velocidad de entrada y salida del vstago en circuito regenerativo. Funcionamiento comprobado: Solenoide S1 energizado: el vstago sale. Solenoide S2 energizado: el vstago no entra y la presin se estabiliza en 56 bar.

M

P T

A B

56 bar

S1 S2

Relacion de areas 2:1

PROBLEMA N 88 r


Funcionamiento deseado:

1. Movimiento N 1 con 20 bar. 2. Movimiento N 2 a 21 bar.

3. Movimiento N 3 a 7 bar. 4. Movimiento N 4 con 42 bar.

Funcionamiento comprobado: El vstago vertical sale, pero el horizontal se bloquea al salir.

M

P T

A B

53 bar

S1 S2

35 bar13

2

4

PROBLEMA N 89


Funcionamiento deseado: Al energizar S1, debe salir primero el cilindro vertical, y luego el horizontal. Funcionamiento comprobado: Al energizar S1 se mueven los dos cilindros simultneamente.

M

P T

A B

1500 psi

S1 S2

500 psi1

2

7 gpm

10 gpm

PROBLEMA N 90 r


Funcionamiento deseado: Al energizar S1, el cilindro debe bajar con velocidad controlada, al llegar al final de su recorrido, el presostato debe dar una seal para que se energice S2, e invertir el movimiento. Funcionamiento comprobado: Al energizar S1 el cilindro no baja.

M

P T

A B

2000 psi

S1S2

Q/2

Q

1800 psi

PROBLEMA N 91

EQUILIBRIO

En el circuito mostrado, diga cul de los extremos de la barra AB se mueve hacia arriba, cuando no est energizado ningn solenoide.

P T

AS1 S2

1

1,5" 2"

BA

4" 6"

M

B A B

P T

3.000 psi

400 psi

3

PROBLEMA N 92

CILINDROS Y CHECK.

En el arreglo anterior diga con cuantas personas de 70 Kg. que se suban en la palanca indicada, harn que la carga de 11.790 lb baje.

1 3

2,5"3"

11.790 lb

4"

7:1

3"

70 Kg c/u

2" 1"

7.000 lb

PROBLEMA N 93

CARGAS VARIABLES

En el circuito de la figura, el cilindro se mover sin carga las primeras 30" de su recorrido, energizando solo S3, al llegar al punto "B" se energizarn S1 y S3, y conseguir una carga de 9.000 lb por 40", y luego solo 25.000 lb por 50", para el retroceso se energizarn S2 y S3, teniendo que vencer una carga de 5.000 lb


2. Calcule la potencia que genera el cilindro en el tramo BC.

3. Calcule la potencia que genera el cilindro en el retroceso.

M

3 gpm10 gpm

750 psi

2.000 psi

S3

S1 S2

P T

A B

3"

4" 30" 40" 50"

A Sin carga 9.000 lb 25.000 lbB CD

5.000 lb

PROBLEMA N 94

COMBINACION

En el sistema mostrado calcule:

1. La fuerza mxima "F" en libras capaz de mover.

2. La velocidad "V" en pulgadas por segundo.

F = ?V = ? 2

4"

200 psi

M10 HP1800 rpm

4:1

1.183,23 psi

183,23 psi

Vg = 6 in 3/rev

Vg = 1,1 in 3/rev

Caja amplificadora

PROBLEMA N 95

CARGAS VARIAS.

En el circuito mostrado los cilindros se movern simultneamente comenzando desde A hasta E, las cargas son acumulativas a lo largo de la trayectoria. El retroceso se har sin carga alguna. Con estos datos calcule:

1. Tiempo del ciclo.

2. Potencia elctrica mnima a instalar con una eficiencia de 84,97%.

M

450 psi

190 psi

M

7" 14"13" 3"

7" 14"13" 3"

7" 14"13" 3"

1.320 lb

500 lb 1.000 lb 1.500 lb

2.600 lb 4.300 lb

4.000 lb2.000 lb 6.500 lb

A B C D E

S1 S2A

TP

B

2" x 1,5" x 37"

3.25" x 1,75" x 37"

4" x 2,75" x 37"

1.5gpm

1.100 psi

5gpm

10gpm

PROBLEMA N 96

RELACION DE REDUCCION.

Con los datos de la figura, y sabiendo que la relacin de desplazamientos entre el motor hidrulico y la bomba es 6:1. Calcular:

1. La relacin i de la caja reductora de velocidad.

2. Velocidad de subida de la carga en cm/seg.

M12 Kw1800 rpm

P T

A B

F = 25.464 New

i = ?

Caja reductora

Vgm30

cm

PROBLEMA N 97

CIRCUITO VERTICAL. Elaborar un circuito hidrulico el cual, a un cilindro vertical hacia arriba de 4 x 2 x 40, lo haga moverse con: 1. Una velocidad rpida de 4,59 pul./seg. Con una carga de 14.450 lb por un recorrido

de 30. 2. A las 30 de recorrido la carga aumenta a 37.700 lb y la velocidad deber

descender a 0,92 pul./seg. Por el resto del recorrido.

3. Una vez llegado al final del recorrido, se har la inversin del movimiento y deber bajar a velocidad mxima sin carga.

4. Usar motor elctrico de 10 hp Y 1.800 rpm Con la informacin anterior:

1. Elabore el correspondiente circuito


PROBLEMA N 98

PRUEBA DE VALVULAS. Elaborar un circuito hidrulico para una mquina que se use para hacer pruebas hidrostticas de vlvulas petroleras, el sistema hidrulico se usara para mantener cerradas las tapas laterales que mantienen el lquido confinado en la vlvula. Debido a que hay diferentes tamaos de vlvulas, se requerirn diferentes fuerzas de apriete, para evitar que las vlvulas de menor tamao puedan deteriorarse. Para ello se dispone de un cilindro hidrulico vertical hacia arriba de 10 x 5 x 20. El circuito deber funcionar segn lo siguiente:

1. El actuador subir con una presin de 100 psi y deber tener una velocidad de aproximacin de 1 pul/seg.

2. Una vez alcanzada la posicin de cierre del lateral de la vlvula, se deber mantener una presin constante.

3. La prueba de cada vlvula durar aproximadamente cinco minutos y se estarn probando vlvulas todo el da.

4. Las presiones necesarias para cada vlvula a probar variarn desde 100 hasta 2.100 psi, con variaciones mximas permisibles de 5%, con incrementos de 200 psi para cada una.

5. La bajada del cilindro es sin carga alguna.

6. Con la informacin anterior elabore el circuito, especificando todos los componentes.

PROBLEMA N 99

CILINDRO Y MOTOR. Tenemos un cilindro hidrulico horizontal de 2 1/2" x 2" x 40" el cual tiene sus conexiones del rea anular y del pistn, conectadas a los prticos "B" Y "A" respectivamente, de una direccional. Entre el prtico "A" y el rea del pistn del cilindro, encontramos un motor hidrulico de 21 cm3/rev, conectado en serie con la tubera, el cual tiene un aspa instalada en su eje, que consume un torque de 10 Nm. A la direccional le llegan 60 lpm de aceite a su prtico "P" y la presin de la vlvula de alivio es de 125 bar. Con estos datos, responda:

1. A cuantas rpm gira el aspa cuando el aceite va desde el prtico "a" de la direccional, pasa por el motor y llega al rea mayor del cilindro.

2. Cuantas vueltas da el motor en las condiciones anteriores.

3. A cuantas rpm gira, y cuantas vueltas da el motor, cuando el aceite entra por el rea anular del cilindro.

4. Cuanta fuerza puede generar el cilindro, cuando el vstago sale.

5. Cuanta fuerza puede generar el cilindro, cuando su vstago entra.

PROBLEMA N 100

CILINDRO VERTICAL. Tenemos un cilindro hidrulico de 3 x 2 x 12 el cual tiene sujeta en su vstago una carga vertical hacia debajo de 3 ton, y el cual debe seguir la siguiente secuencia:

1. Bajar a una velocidad de 7,05 pul/seg @ 100 psi

2. Antes de tocar lo que va a comprimir, debe bajar a una velocidad de 1,53 pul/seg y ejercer una presin mxima de 1.725 psi.

3. Una vez alcanzada esta presin, deber subir usando las dos bombas.

Con la informacin anterior:


2. Cual debe ser la potencia elctrica mnima a instalar, si usamos una eficiencia

del 100% para l

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