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RESPUESTA PROBLEMA Nº 4
Usando la relación:
lb. pul =
pul 3 / rev ∗ Δpsi ∗ε
2π
lb. pul = 132∗π240 = 496,56
Tenemos:
RESPUESTA PROBLEMA Nº 5
C= 36"
A8 = 50,27 pul 2
4"
8"
A4 = 12,57 pul 2
AA = (50,27 − 12,57) = 37,70 pul 2
1 – Caudal requerido para extenderse en 1 min.
Usando:
pie / seg =
gpm
3,117 ∗ pul 2
36 pul ∗ 12 pul / pie = 3 pies
Calculamos primero la velocidad:
Luego:
V=
3
= 0,05 pie / seg
60
gpm = 0,05 ∗ 3,117 ∗ 50,27 = 7,83 gpm
2 - Fuerza de empuje con 1.200 psi.
f = 1200 * 50,27 = 60.318,58lb
3 - Tiempo de ciclo.
tc= t1 + t2
t1= 60 seg
Para calcular t2 necesitamos la velocidad de retroceso.
pie / seg =
7,83
= 0,07
3,117 * 37,7
t2 =
3
= 45,02 seg
0,07
Entonces:
t 2 = 105,02 seg
t 2 = 60 + 45,02 = 105,02 seg
4 - Cuanta potencia transmite.
hp = 1200 * 7,83 * 0,00058 = 5,45
5 - Velocidades de entrada y salida del vástago.
Vs =
7,83
= 0,06 pie / seg
3,117 * 50,27
Ve =
7,83
= 0,07 pie / seg
3,117 * 37,7
RESPUESTA PROBLEMA Nº 8
C = 20"
8"
A8 = 50,27 pul 2
3.50"
A3,50 = 9,62 pul 2
V = 1,6 pul/seg
AA = (50,27 − 9,62) = 40,64 pul 2
Q
1 - Velocidad del motor eléctrico:
Para calcular la velocidad del motor eléctrico primero necesitamos el caudal de la bomba
en función de la velocidad del cilindro.
pie / seg =
gpm =
gpm
3,117 * pul 2
gpm = 0,133 * 3,117 * 40,64 = 16,89
pul 3 / rev * rpm
231
rpm =
16,89 * 231
= 1200
3,25
2 - Tiempo de un ciclo:
t c = t1 + t 2
V2 =
t2 =
t1 =
20
= 12,5seg
1,6
16,89
= 0,107 pie / seg
3,117 * 50,27
V2 = 0,107
t1 = 12,5seg
pie 12 pul
*
= 1,29 pul / seg
seg
pie
20
= 15,46 seg
1,29
Por lo tanto el tiempo del ciclo será:
tc = 12,5 + 15,46 = 27,96 seg
t c = 27,96 seg
t 2 = 15,46 seg
t c = t1 + t 2
RESPUESTA PROBLEMA Nº 9
A8 = 50,27 pul 2
50 gpm
1500 psi
5,66"
8"
A5, 66 = 25,16 pul 2
AA = (50,27 − 25,16) = 25,10 pul 2
1 - Velocidad de salida del vástago:
pie / seg =
50
= 0,32
3,117 * 50,27
2 - Velocidad de entrada del vástago:
pie / seg =
50
= 0,64
3,117 * 25,10
3 - Velocidad de salida del vástago en regenerativo:
Cuando se conecta en regenerativo el área útil es la del vástago, por lo tanto:
pie / seg =
50
= 0,64
3,117 * 25,10
3 - Fuerza máxima cuando sale:
f s = p * Ap
f s = 1 .500 * 50 , 27 = 75 .398 , 22 lb
4 - Fuerza máxima cuando entra:
fe = p * Aa
fe = 1 .500 * 25,10 = 37 .657 ,17 lb
5 - Fuerza máxima cuando esta en regenerativo:
fr = 1 .500 * 25,16 = 37 .741,05 lb
fr = p * Av
RESPUESTA PROBLEMA Nº 10
5.000 lb
1.5 "
A4 = 12,57 pul 2
A1,5 = 1,77 pul 2
4 gpm
AA = (12,57 − 1,77) = 10,8 pul 2
4"
1 - Presión del manómetro:
Como está en regenerativo, el área efectiva es la del vástago, por lo tanto la presión
será:
p=
5.000
= 2.829,42 psi
1,77
2 - Velocidad de la carga:
pie / seg =
4
= 0,73
3,117 *1,77
3 - Potencia:
hp = 2 .829 , 42 * 4 * 0,00058 = 6,56
RESPUESTA PROBLEMA Nº 19
Vol = ?
3W
2W
7 bar
180 rpm
1 dia
Primero debemos conocer el consumo del motor en función de la potencia generada:
Kw =
lpm =
0,43
lpm *bar
600 * ε
0,005 * 600
= 0,43
7
l
Volumen
=
min 1.440 min
Volumen = 617 ,14l
RESPUESTA PROBLEMA Nº 69
A10 = 78,54cm 2
4,5"
10"
300 Kg
A4 , 5 = 15,90 cm 2
AA = (78,54 − 15,90) = 62,64cm 2
1 - Cuanto marca M cuando S2 y S3 están energizados.
En estas condiciones, el aceite entra por el área anular, a presión máxima de 17 bar.
Primero calculamos cual presión hace mover la carga, y la comparamos con la máxima
disponible.
p=
300
= 4,79bar
62,64
La presión que mueve la carga es de 4,79 bar, por lo tanto aunque tengamos 17 bar
disponibles, mientras el cilindro se este moviendo el manómetro marcara solo la presión
de 4,79 bar.
2 - Cuanto marca M cuando S1 y S4 están energizados.
S1 energizado hace llegar el aceite al área del pistón.
S4 energizado nos da una presión máxima de 48 bar.
Primero calculamos cual presión hace mover la carga, y la comparamos con la disponible.
p=
300
= 3,82bar
78,54
La carga se mueve con 3,82 bar, por eso el manómetro marcara solo este valor.
3 - Cuanto marca M cuando esta energizado S3.
Al estar energizado S3, el cilindro se conecta en circuito regenerativo, y la presión
máxima disponible es de 17 bar, entonces calculamos la presión necesaria para mover la
carga usando solo el área del vástago
p=
300
= 18,86bar
15,90
El sistema necesita 18,86 bar, y solo disponemos de 17 bar.
Por lo tanto el manómetro marcará 17 bar
4 - Cual es la fuerza máxima que se puede generar con S1, S4 y S5 energizados.
S1 establece al posición paralela de la direccional principal, y dirige el aceite hacia el
pistón.
S4 al establecer la posición cruzada de la direccional que comanda el venting, y hace que
esta línea se dirija hacia la válvula S5 la cual al estar energizada, bloquea su paso, y hace
que la presión máxima sea la de la válvula de alivio principal, es decir 107 bar.
Por lo tanto la fuerza máxima viene dada por:
f = 107 * 78,54 = 8.403,76 Kg
5 - Cual es la fuerza máxima que se puede generar con S2 y S4 energizados.
S2 desvía el aceite al área anular, y S4 determina que la presión sea de 48 bar, con estos
datos la fuerza máxima es:
f = 48 * 62,64 = 3.006 ,50 Kg
6 - Con cual combinación de solenoides energizados se obtiene la mayor velocidad de
salida del vástago:
Con tan solo energizar S4 se garantiza que la presión disponible sea de 48 bar, y por lo
tanto se vence la presión de 18,8 bar necesaria para mover la carga en circuito
regenerativo.
Igualmente se obtiene este resultado si son energizados S4 + S5.
7 - Si la carga fuese de 310 Kg. y energizamos solo S3, se moverá la carga.
Al energizar solo S3 la presión disponible es de 17 bar, y para mover la carga de 310 Kg.
necesitamos:
p=
310
= 19,49bar
15,90
Por lo tanto la carga no se moverá.
8 - Si energizamos S4 y S5 calcule el caudal que sale por el área anular.
Al energizar S4 la presión máxima disponible es de 107 bar, y el caudal del que
dispondremos será de 30 lpm y el área del vástago, ya que el circuito es regenetativo.
Primero calculamos la velocidad de salida del vástago:
cm / seg =
30
= 31,44
0,06 *15,90
Esta velocidad corresponde a un caudal total Qt de:
Qt = 31,44 x 0,06 x 78,54 = 148,15 lpm
Luego:
Qt = Qb + Qv
De donde tenemos que Qv será: Qv = 148,15 - 30 = 118,15 lpm
Qv = 118,15 lpm.
RESPUESTA PROBLEMA Nº 79
A6 = 28,27 pul 2
A4 = 12,57 pul 2
AA = ( 28,27 − 12,57 ) = 15,71 pul 2
1 - Valor mínimo de p para que la carga baje:
Para que la carga baje, el valor mínimo de la presión que debe llegar al piloto de la check
de relación 4:1, debe ser 4 veces menor que la presión que está generando la carga de
40.000 lb sobre la check.
La presión de la carga viene dada por:
p=
40.000
= 1.414,71 psi
28,27
Por lo tanto la presión que debe llegar al piloto de la check es:
p=
1.414,71
= 353,68 psi
4
2 - Valor de M cuando la carga sube:
p=
40.000
= 1.414,71 psi
28,27
RESPUESTA PROBLEMA Nº 80
A4 = 12,57 pul 2
A2 = 3,14 pul 2
2"
4"
2.670 lb
AA = (12,57 − 3,14) = 9,42 pul 2
1 - Cuanto marca M cuando no hay corriente en S1 ni en S2 y el cilindro esta en
movimiento.
Primero calculemos cuanta presión necesita para moverse:
p=
2.670,00
= 849,88 psi
3,14
La presión necesaria es de 849,88 psi y se dispone de 1.500 psi, por lo tanto la presión
que marcara el manómetro será de 849,88 psi.
2 - Cuanto marca M cuando si el cilindro esta en movimiento y energizamos S1.
Al energizar S1 eliminamos el regenerativo, por lo tanto la presión necesaria para
moverse será de:
p=
2.670,00
= 212,47 psi
12,57
3 - A cuantas pul/seg se moverá cuando S1 y S2 están desenergizados.
En ese momento está conectado regenerativo y la presión necesaria es de 849,88 psi, por
lo tanto solo se cuenta con el caudal de 3 gpm, y la velocidad será:
pie / seg =
V = 0,31 pie / seg ∗12 pul / pie = 3,68 pul / seg
3
= 0,31
3,117 ∗ 3,14
V = 3,68 pul / seg
RESPUESTA PROBLEMA Nº 85
La válvula direccional debe ser pilotada, y debe tener presión piloto, para comenzar el
movimiento.
RESPUESTA PROBLEMA Nº 86
Lo que está pasando es que al llegar la presión de trabajo a 35 bar, se abre la válvula de
descarga, y limita de esta forma la presión máxima.
Para evitar este efecto, la válvula check que está situada a la salida de la válvula de alivio,
debe colocarse después de la válvula de descarga, para que cuando esta abra, se
mantenga del otro lado de la check la presión mayor.
RESPUESTA PROBLEMA Nº 88
El drenaje de la válvula de secuencia debe ser externo.
RESPUESTA PROBLEMA N° 90
El cilindro no baja porque está actuando el presostato, debido a que el control de flujo
genera una contrapresión.
La solución sería colocar el presostato entre al control de flujo y el cilindro, para que la
presión que detecte el presostato sea la de la carga.
RESPUESTA PROBLEMA Nº 106
1 - Circuito:
50 cc/rev
A
B
P
T
50 cm
5:1
400 Nm
M
M
20 hp
1.800 rpm
2 - En cuantos minutos recorrerá 2 Km.
Primero calculamos las rpm del caucho:
Nm =
1,59 * 50 * ΔP
100
Kw =
Nm * rpm
9549
Si el caucho necesita 400 Nm de torque, y la caja es de 5:1 el motor tiene que generar 5
veces menos, es decir 80 Nm, por lo tanto las rpm del motor hidráulico serán:
20 hp = 14,92 Kw
14,92 =
Por lo tanto el caucho el caucho girará a:
1 .780 ,89 ÷ 5 = 356 ,18 rpm
rpm = 356,18
80 * rpm
9549
rpm = 1.780,89
Calculemos ahora cuantos cm se desplazará por cada vuelta:
l = π * d = 3,1416 * 50 = 157 ,08cm
Para recorrer 2 Km, es decir 200.000 cm, las revoluciones que deberá dar el caucho
serán:
N=
200.000
= 1.273,24rev
157,08
Por lo tanto el tiempo que empleará será:
t=
1.273,24
= 3,57 min
356,18
t = 3,57 min
RESPUESTA PROBLEMA N° 107
10 cm
A10 = 78,54 cm 2
5 cm
6 cm
A5 = 19 ,63cm 2
A6 = 28,27 cm 2
1.727,88 Kg
1 - Hacia cual lado se mueve el cilindro.
Área anular lado izquierdo
A10 − A5 = 78,54 − 19,63 = 58,90 cm 2
Área anular lado derecho
A10 − A6 = 78,54 − 28,27 = 50,27 cm 2
La presión máxima que podemos obtener del sistema es:
Kw =
lpm * bar
600
p=
600 * 3
= 225bar
8
Con esta información hacemos balance de fuerzas en el cilindro:
Fuerzas hacia la derecha:
f d = 225 * 58,90 = 13.253,59 Kg
Fuerzas hacia la izquierda:
f i = 1.727,88 + 50,27 * 225 = 13.037,61Kg
La fuerza resultante será:
f r = 13.253,59 − 13.037,61 = 215,98 Kg
Dado que la fuerza mayor es hacia la derecha, el cilindro se moverá hacia ese lado.
2 - Cálculo de la velocidad de la carga:
El caudal que llega es de 8 lpm, y el cilindro está conectado en regenerativo, por lo tanto
el área que usaremos será la diferencia de las áreas anulares.
cm / seg =
8
= 15,43cm / seg
0,06 * 8,64
3 - Cuantos bar marcará el manómetro cuando la carga se está moviendo:
Cuando la carga se está moviendo, el sistema solo generará la presión mínima para
moverla, por lo tanto hacemos un balance de fuerzas.
p * 58,9 = 1.727 ,88 + p * 50,27
Despejando tenemos:
p = 200 bar