Práctica 9 - Bien realizada PDF

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Pág. 40PRACTICA NÚM. 9ACUMULADORES HIDRÁULICOS.Objetivo:Comprender que es un acumulador hidráulico, así como su funcionamiento práctico y las características de estos.Un acumulador hidráulico es usado principalmente como fuente auxiliar de energía que puede ser usado para compensar presión o volumen...

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PRACTICA NÚM. 9 ACUMULADORES HIDRÁULICOS. Objetivo: Comprender que es un acumulador hidráulico, así como su funcionamiento práctico y las características de estos. Un acumulador hidráulico es usado principalmente como fuente auxiliar de energía que puede ser usado para compensar presión o volumen y además como amortiguador de los picos de presión y disminuir el golpe de ariete.

Figura para el banco de alta y baja.

Figura para el banco entrenador Parker

Procedimiento: Similar al de la práctica # 6, Además cuando se cierra la válvula de mariposa del acumulador se abre la válvula de mariposa del tanque más cercano, se apagara el equipo y se cierra la del tanque y abre la del acumulador, se notara que la línea tiene la presión con la cual se carga el acumulador. Para obtener el Vd del acumulador una vez cargado el acumulador abrir la válvula de globo que llevará el fluido al depósito de acrílico a un lado el cual deberá estar cerrado para tomar los datos altura en cm y multiplicar por los lados del depósito así se obtendrá el volumen. Además calcular la fuerza que se genera dentro del acumulador P= F/A. A = 0.785(dint.)2 P = lectura del manómetro.

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Calculo de un acumulador:

Dónde: V1 = es el volumen del tamaño del acumulador. V2 = máxima comprimida de la bolsa. V3 = V2 + Vd Ley de Boyle: Sabemos que : P1 V1 P2 V2 P3

P1 = presión de precarga P2 = presión máxima P3 = presión mínima

Proceso Isotérmico: Tamaño del Acumulador:

V3

y tenemos que : V3 = V 2 + V d sustituyendo y desarrollando : P2 V2 P3 (V2 + Vd ) P3 V2 + P3 P2

V2

P3 V2 = P3 P 3 ) = P3 Vd

V 2 (P 2 V2 = (P 3 P1

V1

Vd ) / (P2 P2

Vd

P3 V1 Vd

Vd

P1 P 1 3 P2

P3 )

V2

P2 P3 Vd ) / (P2 P3 ) P1 V1 (P3 Vd ) / (1 P3 / P2 ) Calcular el tamaño de un acumulador adecuado para el banco de pruebas si tenemos lo siguiente: Pmax = 500 Psi Dembolo = 1 ½ Pulg Pmin = 360 Psi Dvastago = 5/8 Pulg Longitud = 12 Pulg Si queremos que el cilindro salga y regrese dos veces V1 =? NOTA: Si se utiliza el acumulador del banco Parker dicho acumulador es de bolsa y su presión de precarga es de 300 psig. Dicha precarga fue realizada a una presión atmosférica de 13.9 psia P1

V1

El análisis del PROCESO ADIABÁTICO debe realizarlo el alumno si el acumulador es de gas nitrógeno Además de entrar a la página www.parker.com y obtener información de los tipos y características de los acumuladores. Trasladarse al banco de pruebas PARKER y observar el funcionamiento del acumulador de bolsa en el mismo laboratorio. Pág. 41

INTRODUCCIÓN A LA NEUMÁTICA NEUMÁTICA : es la capacidad que tiene el aire comprimido para realizar un trabajo mecánico, ya que neumática se refiere, a un nombre antiguamente aplicada a la ciencia del comportamiento del aire y otros gases bajo condiciones establecidas, o bien la parte de la física que trata de las propiedades mecánicas de los gases. Ventajas de los sistemas Neumáticos: a) Proporcionan varios grados de amortiguamiento para cargas de choque. b) Ofrecen medios de control infinitamente variable de velocidad y carga. c) Son capaces de efectuar una operación completamente automática. d) Permite posición precisa de control, tanto para elementos de movimiento lineal como rotatorio. e) Proporciona un eslabonamiento de potencia en ciertas aplicaciones donde no es posible el eslabonamiento cinemático. f) Ofrece medios simples y flexibles de operar las maquinas. g) Da respuesta extremadamente rápida a la demanda del operador. Desventajas: a.- Acondicionamiento del Fluido: El aire comprimido debe ser preparado, antes de su utilización; es preciso eliminar impurezas y humedad. b.- Compresibilidad: Con aire comprimido no es posible obtener para los émbolos velocidades uniformes y constantes. c.- Potencia Transmitida: El aire comprimido está limitado en la transmisión de potencia debido a ciertas fuerzas. Las presiones de servicio normalmente son de 700 KPa (7 bar). d.- Escape: El escape de aire es ruidoso; no obstante este problema ya se ha resuelto en gran parte, gracias al uso de silenciadores. e.- Costos: El aire comprimido, es mucho más barato que los fluidos hidráulicos en bajas presiones. Composición del aire: NOMBRE SÍMBOLO VOLUMEN (%) MASA (%) Nitrógeno N 78.00 75.55 Oxigeno O 21.00 23.10 Argón Ar la suma de la suma de Bióxido de Carbón CO2 todos los todos los Hidrogeno H porcentajes porcentajes Neón Ne tiene tienen Helio He un valor un valor Criptón Rn del 1.00 % del 1.35 % Xenón Xe Propiedades del aire comprimido: Pág. 42

Abundante: está disponible para su compresión práctica en todo el mundo en cantidades ilimitadas. Transporte: el aire comprimido puede ser fácilmente transportado por tuberías fijas o flexibles, incluso a grandes distancias, no es necesario disponer de tuberías de retorno. Almacenable: no es preciso que un compresor permanezca continuamente en servicio, el aire puede almacenarse en depósitos y tomarse de estos, además se puede transportar en recipientes. Temperatura: el aire comprimido es indispensable en las variaciones de temperatura, garantiza un trabajo seguro incluso a temperaturas extremas. Flamabilidad: no existe ningún riesgo de explosión. Ejemplo de red de sistema aire:

Ejemplos de Secadores de aire:

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Unidad de Acondicionamiento (F.R.L.): La unidad de acondicionamiento representa una combinación de los siguientes elementos. 1. - Filtro de aire comprimido (F). 2. - Regulador de presión (R). 3. - Lubricador de aire comprimido (L). 4. - Manómetro.

Se debe tener en cuenta los siguientes puntos: a.- El caudal del aire en m3 / hrs es decisivo para la selección de tamaño de la unidad de mantenimiento si el caudal es demasiado grande, se produce en las unidades, una caída de presión demasiado grande si la unidad es de baja capacidad, por eso, es imprescindible respetar los valores indicados por el fabricante. b.- La presión de trabajo, no debe de sobre pasar el valor estipulado en la unidad (Elemento de trabajo), y la temperatura no deberá ser tampoco superior a 50 ºC (valores máximos para los recipientes de plástico). Tipos de Compresores: Según las exigencias referentes a la presión de trabajo y al caudal de suministro, se pueden emplear diversos tipos de construcción.

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Se distinguen dos tipos básicos de compresores: a.- Principio de Desplazamiento: La compresión se obtiene por la admisión de aire en un recinto hermético, donde se reduce luego el volumen. Se utiliza el compresor de embolo (diafragma o reciprocante). b.- Principio de la Dinámica de fluidos: El aire es aspirado por un lado y comprimido como secuencia de la aceleración de la masa (turbina). EJERCICIO DE SIMBOLOGÍA Colocar el Símbolo correspondiente de acuerdo a la lista de elementos que se les proporcionan: Es importante que el alumno lo desarrolle, Compresor Punto de Escape Bomba de Vacío Escape no Recuperable Motor Neumático de Caudal Constante Escape Recuperable Unidireccional Motor Neumático de Caudal Constante Punto de Empalme de Giro Bidireccional de Presión Cerrado Motor Neumático de Caudal variable Punto de Empalme de Presión de Giro en los Dos Sentidos con Conducto de Alimentación Motor Neumático de Giro Limitado Acoplamiento Rápido sin Válvulas de Bloqueo Cilindro de Simple Efecto Acoplamiento Rápido Retorno por Fuerza Externa con Válvulas de Bloqueo Cilindro de Simple Efecto Acoplamiento Rápido Retorno por Muelle Interno Conducto Abierto Válvula de Bloqueo Acoplamiento Rápido Conducto Cerrado Válvula Anti-retorno sin Muelle Regulador de Presión Válvula Anti-retorno con Muelle

Desecador

Válvula Anti-retorno Piloteada por Aire

Silenciador

Válvula selectora de Circuito Válvula de Escape Rápido Válvula de Simultaneidad

Deposito Neumático Lubricador Unidad de Acondicionamiento

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Acumuladores Hidráulicos El acumulador hidráulico es un componente esencial para el funcionamiento óptimo del sistema hidráulico. Este acumulador almacena energía por medio de un gas comprimido (el más común es el Nitrógeno) de forma que, en el momento en que la presión del circuito está por debajo de la presión a la que se encuentra el gas comprimido, éste desplaza el fluido hidráulico contenido en el acumulador hacia el sistema.

Por tanto, aparte de ser una fuente de acumulación de energía y, dada la capacidad de amortiguación que tiene el gas comprimido, el acumulador puede atenuar comportamientos dinámicos indeseados en el circuito hidráulico. La instalación adecuada de un acumulador hidráulico mejora el rendimiento de toda la instalación. Su uso en el circuito permite lo siguiente: •

Reserva de energía: los acumuladores permiten disponer de una cantidad de energía que puede utilizarse de forma instantánea en el circuito en un momento dado. El acumulador puede suministrar un caudal adicional al de la bomba hidráulica cuando el sistema lo requiera. De esta forma se consigue que el motor de accionamiento y la bomba puedan ser de menor tamaño con el correspondiente ahorro de costes y energía que ello conlleva.

•

Compensación de fugas internas: en sistemas hidráulicos con componentes que por sus características constructivas tienen fugas internas (por ejemplo, las válvulas de corredera como los distribuidores, desviadoras o electroválvulas), el acumulador puede ir compensando esas pequeñas fugas y de esta forma evitar arranques y paros continuos del motor de accionamiento para compensar esas bajadas de presión. De esta forma, el sistema es más eficiente (se ahorra energía) y los componentes del sistema

sufren menos por lo que se prolonga la vida útil y, por lo tanto, se reducen los costes de servicio y mantenimiento. •

Compensación de los niveles de presión: en un circuito hidráulico se producen cambios en los valores de presión cuando el fluido está expuesto a menudo a variaciones de temperatura (sobre todo si el sistema trabaja a la intemperie). El acumulador compensa estas variaciones en la presión por lo que se evitan, de nuevo, arranques del grupo motor-bomba innecesarios y, de esta forma, se consigue un sistema más eficiente.

•

Amortiguación de impulsos y de ruido: el mercado demanda de forma continua máquinas cada vez más rápidas y con ciclos de trabajo más largos. Estas velocidades altas provocan choques, vibraciones y ruidos que pueden ser atenuados mediante la utilización de los acumuladores hidroneumáticos.

•

Suspensión en maquinaria móvil: cuando un equipo móvil se desplaza por desniveles o cuando choca con algún obstáculo, el acumulador permite absorber ese golpe mecánico lo cual permite una velocidad de movimiento más elevada, un apoyo seguro de la carga y reduce costes en el mantenimiento del vehículo....