Curso 08/09 (Convocatoria de Mayo - Neumática)

EXÁMEN FINAL DE NEUMÁTICA E HIDRÁULICA INDUSTRIAL Parte de Neumática 28 de Mayo de 2009 Apellidos: DNI: Nombre: TEORÍA 1.‐ Cuestionario tipo test (2 puntos) Las respuestas deberán marcarse con una “X” en la hoja del examen. Sólo 1 respuesta de las tres propuestas es correcta. Cada pregunta acertada sumará 0.4 puntos, mientras que las respuestas falladas restarán 0.2 puntos. Las preguntas sin contestar no restan puntuación. 1.1.‐ Para ahorrar energía en el motor, éste debe funcionar: De forma intermitente  De forma continua  Depende de otras consideraciones  1.2.‐ Los compresores más habituales en el mercado son los: Rotativos  De embolo  De tornillo  1.3.‐ Indicar qué compresor es más silencioso: De uña  De émbolo  De paletas  1.4.‐ Las válvulas de mando manuales: Son más pequeñas que las válvulas comandadas neumáticamente  Son más grandes que las válvulas comandadas neumáticamente  Depende de la aplicación  1.5.‐ Los cilindros de doble fuerza duplican la fuerza: Al duplicar el número de cámaras  Al duplicar el diámetro del pistón  Al soportar presiones el doble de altas  2.‐ Cuestiones teórico‐prácticas (2 puntos) Cada pregunta tendrá un valor de 0.5 puntos. Las respuestas erróneas no restan puntuación. Deberá responderse cada pregunta en el espacio destinado a la respuesta después de cada enunciado. Las respuestas deben ser concisas y claras. 2.1.‐ Indicar los elementos que conforman un cilindro neumático. Solución: ‐ Tapa trasera ‐ Juntas estáticas ‐ Camisa ‐ Juntas dinámicas ‐ Pistón ‐ Vástago ‐ Tapa delantera ‐ Anillo rascador ‐ Tirantes 2.2.‐ Dibujar una válvula 5/3 servo‐pilotada por la derecha y accionada por la izquierda mediante un pedal con enclavamiento. La posición central debe bloquear las salidas hacia los actuadores y permitir en funcionamiento en vacío de la alimentación de presión. Dicha posición central será, además, la posición inicialmente activada. Solución: 2.3.‐ Indicar el nombre de la válvula que se corresponde con el siguiente dibujo. Solución: Válvula selectora o Función “O”. 2.4.‐ Dibujar el grafcet del siguiente esquema neumático: Solución: PROBLEMAS 3.‐ Determinar el diámetro de tubería necesaria en una red de distribución de aire de 1 km de longitud y con un consumo de 84000 dm3/min, si las pérdidas por caída de presión serán de unos 0,05 MPa. A efectos de cálculo considerar 5 válvulas de cierre, 15 racores en T, 10 racores acodados y 8 reducciones. La presión de servicio es de 203943 kgf/m2. (0.5 puntos) Solución: L1 = 1000 m; Q = 5040 m3/h; ∆p = 0.5 bar; p = 20 bar)  D1 = 137.5 mm L2 = 1000 m + 5 ∙ 22,5 m + 15 ∙ 17,5 m + 10 ∙ 8,75 m + 8 ∙ 3,75 m = 1492,5 m  D2 = 150 mm 4.‐ Se tiene un cilindro neumático de doble efecto con diámetro del pistón de 150 mm, diámetro del vástago 20 mm y una carrera de 300 mm. La presión de trabajo es de 7 bares relativos (respecto de la presión atmosférica) y consume 10 m3/hora de aire a presión atmosférica. Por otra parte, el vástago es de acero, con un módulo elástico de 210 GPa y una resistencia a la rotura de 60 kp/mm2, y el cilindro está montado mediante fijación por articulación trasera. Con estos datos: a) Calcular la fuerza de avance, fuerza de retroceso y el número de ciclos por minuto (considerar un rendimiento del 95% para el cálculo de las fuerzas) (0,6 puntos). Solución: 0.150
8 10
4
4
4
4
0.150
0.020
8 10
4
4 2
2
0.95
0.300 8
13430.3 0.95
13191.5 4 10
2 0.150
1.98 0.020
b) Estudiar, con un coeficiente de seguridad de 5, si la tensión en el vástago supera la tensión de rotura y si existirán problemas de pandeo (0,6 puntos). Nota: ⁄64 Solución: No se supera la tensión de rotura y sí se producirán problemas de pandeo 4 4 13430.3
0.020
600
5
64
4 42.75 120 0.020
64
7.85 10 210 10 7.85 10
4 0.300 5
9043.50 c) Calcular el mínimo espesor de la camisa para que ésta no rompa considerando un coeficiente de seguridad de 1 (0,3 puntos). Solución: 600
1
2
2
600 8 10 0.150
2 600 10
1 10 0.1 5.‐ Una máquina dotada de dos actuadores lineales (A y B) tiene el siguiente funcionamiento: ‐
‐
‐
‐
‐
El cilindro A se encuentra inicialmente extendido. Dicho cilindro retrocede cuando un operador acciona un pulsador manual o un pedal, siempre que el cilindro B esté en la posición inicial de su carrera. Cuando A llega a su inicio de carrera deberá mantener dicha posición 10 segundos. Después, el cilindro B comenzará a avanzar. Cuando B esté totalmente extendido y se pulsen dos sensores manuales simultáneamente, el cilindro A debe empezar de nuevo su avance. Finalmente, una vez que A esté en su posición inicial (extendido), B también retrocederá. Además, se desea controlar las velocidades de avance y retroceso de los dos actuadores de la siguiente forma: ‐
‐
Cilindro A: La velocidad de retroceso debe regularse y la de avance maximizarse. Cilindro B: La velocidad de retroceso debe maximizarse y la de avance regularse. Diseñar de forma intuitiva el circuito neumático necesario para realizar las operaciones indicadas. (4 puntos) Nota: Los siguientes elementos son suficientes para resolver el problema, aunque es posible utilizar otros (como por ejemplo válvulas de distintas vías o posiciones). Además, no todos los elementos tienen que usarse en el diseño del sistema. Solución: