Examen ordinario de Instalaciones Mecánicas. 15 de junio de 2001

Examen ordinario de Instalaciones Mecánicas.
15 de junio de 2001
TEORÍA
1. Sólo con los elementos de la figura, diseñe el esquema de un circuito neumático que haga
avanzar el cilindro de simple efecto 5 segundos después de accionar la válvula de vías y lo
haga retroceder al conmutar la válvula a la posición de reposo.
50%
2. Qué elementos deben añadirse al esquema neumático de la figura para que la presión
máxima ejercida por el cilindro no supere en ningún momento los 5 bar, aunque la presión
de salida de la unidad de mantenimiento sea mayor.
3. En función de los criterios explicados en clase y su experiencia personal, indique el tipo
de elemento de potencia que considere más adecuado para accionar el mecanismo de
accionamiento de la bandeja de una unidad de CD-ROM.
(a) Electro-mecánico.
(b) Hidráulico.
(c) Neumático.
(d) Manual.
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4. Dibuje y explique brevemente las curvas características de un conjunto bomba-válvula
limitadora de presión, como el que suministra presión hidráulica al circuito de la figura.
Pcarga
Qcircuito
QVLP
Pcircuito
Tiempo: 1h.
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PROBLEMA – NEUMÁTICA
En una planta de fabricación de cajas de cartón para embalaje, una estación de troquelado
consta de dos cilindros neumáticos de doble efecto. El primer cilindro (1.0) se encarga de
troquelar agujeros de un determinado diámetro y el segundo (2.0) de mover la plancha de
cartón para poder realizar agujeros en dos posiciones distintas. Las planchas de cartón llegan a
la sección de troquelado mediante una cinta transportadora.
Simular la llegada de una nueva plancha de cartón a la estación mediante un pulsador
de puesta en marcha (1.2).
En la primera fase del proceso avanza el cilindro 1.0 para realizar el primer agujero,
retrocediendo posteriormente.
Cuando el cilindro 1.0 ha vuelto a su posición inicial, el cilindro 2.0 avanza hasta su
posición totalmente extendida (desplazando la plancha de cartón para realizar el segundo
agujero) y mantiene dicha posición.
El cilindro 1.0 vuelve a avanzar para hacer el segundo agujero y después retrocede.
Finalmente el cilindro 2.0 retrocede para permitir la salida de la plancha de cartón
troquelada y la entrada de una nueva plancha.
Se pide:
-
Representar el diagrama de fases del proceso.
Diseñar el esquema del circuito neumático que realiza el proceso de troquelado,
incluyendo las marcas numéricas de todos los elementos.
Nota: Téngase en cuenta que puede producirse superposición de señales en algún momento
del proceso.
Tiempo: 1h 30’
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PROBLEMA – HIDRÁULICA
El esquema de la figura corresponde a la instalación hidráulica de una tronzadora de una
empresa maderera. Consta de un cilindro hidráulico (A), que se encarga de hacer avanzar el
cabezal, y un motor hidráulico (B), que hace girar el disco de sierra.
A
P2
B
P3
VLP2
VRC2
VRC1
P1
VLP1
El control de la velocidad de avance se hace con la válvula reguladora de caudal 1
(VRC1) y el control de las revoluciones con la válvula reguladora de caudal 2 (VRC2).
Adicionalmente, el sistema posee un mecanismo de seguridad que permite controlar la
fuerza máxima de corte, gracias a la válvula limitadora de presión 2 (VLP2).
Conteste a las siguientes cuestiones:
(a) Si se pretende tronzar un tronco con una velocidad de avance de 10 mm/s a 1000 rpm,
¿cuáles son los caudales a los que deben tararse las válvulas reguladoras de caudal? ¿Qué
caudal circula por la VLP1 durante el avance?
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(b) Si la fuerza máxima de avance del disco de sierra a usar es de 900 N, ¿a qué presión habrá
que tarar la VLP2? ¿Cuál sería la velocidad de avance si se alcanzase dicha fuerza
máxima?
(c) Si el material que se está cortando ejerce una resistencia efectiva de 500 N, ¿cuáles son las
presiones que marcan los manómetros P1, P2 y P3 durante el proceso de corte? ¿Y en el
retroceso?
(d) ¿Cuál es la potencia eléctrica máxima que consume la bomba y cuándo se produce tal
consumo?
Datos:
Grupo hidráulico:
- Presión máxima del grupo hidráulico: 100 bar
- Caudal nominal del grupo hidráulico: 4 l/min
- Rendimientos de la bomba: ηh = 0,75; ηv = 0,85; ηmec = 0,95
Presión de tarado de la VLP1: 80 bar
Cilindro hidráulico
- Área del émbolo: Ae = 2·10-4 m2
- Relación de áreas del cilindro: Ae = 2·Av
Motor hidráulico
- Cilindrada: Vm = 2,5 cm3/rev
- Rendimientos: ηh = 1; ηv = 1; ηmec = 0,9
Carga equivalente del peso del cabezal: R = 100 N.
Notas:
- Las válvulas limitadoras de presión (VLP) tienen un comportamiento prácticamente ideal.
- La presión de apertura de la válvula antirretorno es despreciable.
- Las pérdidas de carga en todas las conducciones y elementos son despreciables.
- Las fugas en el circuito son despreciables.
- Los manómetros (Pi) se pueden suponer ideales.
Tiempo: 1h
3
1.0
2.X
2.0
1.3
1.1
2.2
2.1
1.5
1.6
2.2
2.3
1.2
1.4
1.3
2.X
Instalaciones Mecánicas
Solución prob. neumática 15/06/2001
1.4
2.3