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• denis Ugeño

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INGENIERÍA AUTOMOTRIZ

SISTEMAS HIDRÁULICOS Y NEUMÁTICOS TEMA: ACCIONAMIENTO DE CILINDROS DE DOBLE EFECTO CONECTADOS EN SERIE

04 de julio del 2014 Práctica de Laboratorio N°5 TEMA: ACCIONAMIENTO DE CILINDROS DE DOBLE EFECTO CONECTADOS EN SERIE

1. OBJETIVOS

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Al completar este ejercicio, usted habrá aprendido a: a. Explicar el fraccionamiento de un cilindro conectado en serie con dos cilindros de doble efecto, usando dos válvulas de liberación de presión Piloto. b. Explicar la relación entre la presión fijada y el accionamiento en serie. c. Construir, accionar y ajustar un circuito hidráulico en que dos cilindros de doble efecto están accionando. d. Tomar los valores de presión y tiempo de cada actuador para realizar un respectivo análisis. e. Desarrollar habilidades en cuanto a la construcción de circuitos hidráulicos.

2. EQUIPO 

Unidad de Fuerza



Panel de accionamiento



Válvula de secuencia



Cilindros de doble efecto CY1 y CY2.



Válvula de retención (Válvula antiretorno)



Conectores en T



Juego de Mangueras de Conexión Rápida con Cierre de Seguridad.

3. MARCO TEORICO. SISTEMAS HIDRÁULICOS Los fluidos, ya sean líquidos o gases son importantes medios para transmitir señales y/o potencias, y tienen un amplio campo de aplicación en las estructuras productivas. Los sistemas en el que el fluido puesto en juego es un líquido se llaman sistemas

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hidráulicos. El líquido puede ser, agua, aceites, o substancias no oxidantes y lubricantes, para evitar problemas de oxidación y facilitar el desplazamiento de las piezas en movimiento. (mxmtr, 2013) Los sistemas hidráulicos tienen un amplio campo de aplicación, podemos mencionar, además de la prensa hidráulica, el sistema hidráulico de accionamiento de los frenos en los automóviles, elevadores hidráulicos, el gato hidráulico, los comandos de máquinas herramientas o de los sistemas mecánicos de los aviones, etc., en estos casos el líquido es aceite. Estos mecanismos constan de una bomba con pistón de diámetro relativamente pequeño, que al trabajar genera una presión en el líquido, la que al actuar sobre un pistón de diámetro mucho mayor produce una fuerza mayor que la aplicada al pistón chico, y que es la fuerza utilizable.1

Figura 1. Grupo C. Esquema de un circuito hidráulico. Fuente: www.centraldemangueras.com/pistones-hidraulicos.html

Circuito de anillo cerrado: Aquel cuyo final de circuito vuelve al origen evitando brincos por fluctuaciones y ofrecen mayor velocidad de recuperación ante las fugas, ya que el flujo llega por dos lados.

1

http://prezi.com/a00s22drjeti/cilindros-de-doble-efecto/

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Circuito de anillo abierto: Aquel cuya distribución se forma por ramificaciones las cuales no retornan al origen, es más económica esta instalación pero hace trabajar más a los compresores cuando hay mucha demanda o fugas en el sistema.2

BOMBAS HIDRÁULICAS Bombas de desplazamiento positivo: Engranajes, paletas o de pistones. El uso de éstas depende del rango de presiones del sistema. El rango de presión de trabajo es de hasta 1000 psi. 

Bomba de paletas: hasta 2000 psi.



Bomba de pistones: hasta 5000 psi.

Figura 2. Grupo C. Imagen de una bomba de engranes. Fuente: http://es.wikipedia.org/wiki/Cilindro_hidraulico

SENSORES DE POSICIÓN DEL CILINDRO Para detectar la posición y la velocidad de un pistón en el cilindro se dispone de los siguientes aparatos: 

Interruptores de final de carrera e interruptores automáticos.



Sistemas de posicionamiento secuencial.



Posicionado res.

CILINDRO HIDRÁULICO 2

www.metro.df.gob.mx.

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Figura 3. Grupo C. Cilindro hidráulico Fuente: http://es.wikipedia.org/wiki/Cilindro_hidraulico

Cilindro hidráulico de doble efecto. Los cilindros

hidráulicos (también

llamados motores

hidráulicos

lineales)

son

actuadores mecánicos que son usados para dar una fuerza a través de un recorrido lineal.

Operación Los cilindros hidráulicos obtienen la energía de un fluido hidráulico presurizado, que es típicamente algún tipo de aceite. El cilindro hidráulico consiste básicamente en dos piezas: un cilindro barril y un pistón o émbolo móvil conectado a un vástago. El cilindro barril está cerrado por los dos extremos, en uno está el fondo y en el otro, la cabeza por donde se introduce el pistón, que tiene una perforación por donde sale el vástago. El pistón divide el interior del cilindro en dos cámaras: la cámara inferior y la cámara del vástago. La presión hidráulica actúa en el pistón para producir el movimiento lineal.3 La fuerza máxima es función de la superficie activa del émbolo y de la presión máxima admisible, donde: 3

http://es.wikipedia.org/wiki/Cilindro_hidraulico

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F=P*A

Esta fuerza es constante desde el inicio hasta la finalización de la carrera. La velocidad depende del caudal de fluido y de la superficie del pistón. Según la versión, el cilindro puede realizar fuerzas de tracción y/o compresión. 4 De forma general los cilindros pueden ser clasificados en dos grupos: 

de simple efecto.



de doble efecto.

4. DISCUSION a. DESCRIPCION DEL CIRCUITO El presente circuito hidráulico simula un sistema en que dos cilindros de doble efecto están trabajando en serie. Un cilindro de doble efecto simula un dispositivo de alimentación y el otro simula un dispositivo de estampado.

La liberación de la válvula ½

vías hace que los pistones se retraigan

simultáneamente hacia sus posiciones A-.

CIRCUITO GUÍA:

4

www.metro.df.gob.mx.

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Figura 4. Grupo C. Circuito guía

5. PROCEDIMIENTO DEL EXPERIMENTO a. REGLAS DE SEGURIDAD 4.1.1 antes de conectar o desconectar los componentes, asegúrese que la unidad de fuerza en la posición OFF y el manómetro indique 0 (bar o kg/ cm2).

Figura 5. Grupo C. unidad de fuerza

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4.1.2 IMPORTANTE: Pedir siempre autorización a su instructor antes de activar la unidad de fuerza.

b. PROCEDIMEINTO DEL EJERCICIO i. Estudie detallando el diagrama del circuito hidráulico dado.

Figura 6. Grupo C. Circuito hidráulico

ii. Construya el circuito hidráulico presentado en el diagrama.

NOTA: presentar atención a la dirección de conexión de los diferentes componentes.

iii. Encienda la unidad de fuerza.

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Figura 7. Grupo C. Banco de pruebas encendido

iv. Ajuste la válvula reguladora de presión a la presión mínima de Pe1 igual a 25 barres. v. Apriete cuidadosamente el tornillo de ajuste que simula el alimentador se moverá hacia A+.

Figura 8. Grupo C. Armando el circuito hidráulico.

vi. Active la válvula 4/2 vías, el pistón que simula el alimentador se moverá hacia A+.

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Figura 9. Grupo C. Desplazamiento del pistón 1

vii. Reteniendo al pistón (alimentador) en la posición extendida, afloje lentamente la válvula de secuencia ajustando el tornillo hasta el punto donde el pistón viii. Libere la válvula 4/2 vías. Los dos pistones se retraen hacia su posición A-

Figura 10. Grupo C. desplazamiento del segundo pistón

ix. Active la válvula 4/2 vías. Observe como el pistón que simula el alimentador, alcanza la posición A+, y luego el segundo pistón que

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simula el estampado empieza a moverse solo después que surge una cierta presión adicional.

Figura 11. Grupo C. Activación de la válvula 4/2

x. Tome nota y apunte la presión a la que el segundo pistón empiece a moverse.

Figura 12. Grupo C. Manómetros

xi.

Ajuste la válvula reguladora de presión a la presión Pe1 igual a 40 bares.

xii. Repita los pasos 2.5 -2.10. xiii. Observe:

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-

Tiempo de accionamiento del pistón

-

Indicación de presión Pe2 para cada dirección

-

Velocidades del pistón en cada dirección

Finalmente apague la unidad de fuerza con los 2 cilindros de forma contraída, luego retire las tuberías del circuito y realice la limpieza del equipo y de su área de trabajo.

Figura 13. Grupo C. Práctica finalizada con éxito.

6. AUTOEVALUACIÒN ¿Porque el pistón que simula el estampado empieza a moverse solo después de que el pistón que simula el alimentador alcanza su posición final? Porque es un circuito conectado en serie y además una vez que desplaza el primer cilindro supera la presión de la válvula permitiendo así que se desplace el segundo cilindro. Como mencionamos que se encuentran conectado en serie, existe una variación de presiones en relación del uno al otro ya que el primer pistón que actúa es el que siempre primero va a llegar a su final de carrera y en esta posición va a dar el mando a que actuó o se acciones el pistón dos.

¿Cuál es el objetivo de la válvula de retención en el circuito?

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El objetivo principal de esta válvula es que no permite el paso del fluido mientras no se supere la presión a la que se encuentra ajustada. También son llamadas con el nombre de válvulas unidireccionales las cuales actúan cerrando todo el paso del fluido del circuito en sentido anti horario y lo deja totalmente abierta en sentido horario, con la que podemos observar que se regula el recorrido de los pistones cuando estos son necesarios con lo que se logra mantener la presión de una vía en funcionamiento y poner en descarga otra vía. Cuando una válvula de liberación de presión piloto “se abre” la mayor caída de presión ocurre en su compuerta A ¿Esto es correcto o falso? Falso Porque la caída de presión ocurre en la presión 2 es decir en el segundo cilindro.

7. ANÁLISIS DE RESULTADOS.

TABLA DE VALORES RECOLECTADOS EN LA PRÁCTICA

ACTUADOR 1 ACTUADOR 2

EXTENSIÓN PRESIÓN 1 PRESIÓN 2 (bar) (Bar) 6 0 10 0

TIEMPO (seg) 1,72 2,71

REFLAXIÓN PRESIÓN 1 PRESIÓN 2 (bar) (bar) 0 8 0 10

TIEMPO (seg) 2,35 4,47

El actuador 1 se expande automáticamente al encender la máquina de pruebas, al llegar al final de la carrera, la sobre presión generada va permitir que el actuador 2 empiece a expandirse siempre y cuando la válvula de control de presión este abierta y regulada de acuerdo a los requerimientos del circuito, el retorno debe ser al mismo tiempo para ambos cilindros, es decir modifico la posición de la válvula de distribución, y al cambiar de posición esta hace que los 2 actuadores retornen al mismo tiempo.

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Podemos observar en el cuadro que en el momento de la extensión la presión 1 hace que se muevan los actuadores, mientras que en la presión 2 tenemos igual a 0 debido a que no tenemos resistencia al lado del vástago del actuador. Para la reflexión o contracción de los actuadores, actúa la presión 2 mientras la presión 1 automáticamente cae a 0. Observamos que el actuador 1 tiene un tiempo mucho menor al actuador 2 tanto en la extensión como en la reflexión.

8. CONCLUSIONES. 

Comprendimos el funcionamiento de dos cilindros conectados en serie, usando una válvula de liberación de presión Piloto.



Analizamos la relación entre la presión fijada y el accionamiento en serie.



Construimos, y ajustamos un circuito hidráulico en que dos cilindros de doble efecto están accionados de forma secuencial permitiendo la activación del uno a continuación del otro.



Tomamos los valores de presión y tiempo de cada actuador con lo cual procedimos a realizar un respectivo análisis.



Desarrollamos habilidades en cuanto a la construcción de circuitos hidráulicos.



La válvula controladora de presión presenta fallas, por lo tanto empleamos una válvula sustituta por lo que los valores se ven alterados.

9. RECOMENDACIONES 

Antes de conectar o desconectar los componentes, asegúrese que la Unidad de Fuerza esté en la posición OFF y el manómetro indique 0 (bar o kg/cm2).



No se debe manipular objetos si no se conoce su funcionamiento.



Pedir siempre autorización al Instructor antes de activar la Unidad de Fuerza.

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

Al presionar el contactor, verificar que el led de aviso se encuentre prendido para poder iniciar la práctica.



Verificar el estado de conexión de las mangueras para evitar posibles fugas en el sistema.



No elevar los niveles de presiones ya que podría provocar fallas en el tablero.

10. BIBLIOGRAFÍA: 

www.centraldemangueras.com/pistones-hidraulicos.html (Revisado el 04 de Julio del 2014 )

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http://www.metro.df.gob.mx/transparencia/imagenes/fr1/procedimientos/P215011 2.PDF wiki.( 14 de 01 de 2013)es.wikipedia.org/Hidráulica. (Revisado el 04 de Julio del 2014 )disponible en: http://es.wikipedia.org/wiki/Hidráulica http://prezi.com/a00s22drjeti/cilindros-de-doble-efecto/ (Revisado el 04 de Julio del 2014 )

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11. ANEXOS: Hoja de firmas:

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