Curso 00/01 (Convocatoria de Septiembre)

Examen extraordinario de Instalaciones Mecánicas.
13 de septiembre de 2001
TEORÍA
1. Modifique el esquema neumático de la figura para que el cilindro de doble efecto avance
al accionar el pulsador de las izquierda y retroceda al soltarlo.
2. Dibuje y explique brevemente las curvas características del estrangulamiento del circuito
de la figura y como se modifican al variar el grado de apertura del mismo y la presión a la
salida (pcarga).
Pcarga
Qcircuito
QVLP
Pcircuito
Tiempo: 30 minutos
1
Examen extraordinario de Instalaciones Mecánicas.
13 de septiembre de 2001
PROBLEMA – NEUMÁTICA
Se pretende diseñar un sistema neumático para una estación de clasificación de envíos
postales, en función del destino, de una oficina de correos.
Los envíos llegan a la estación de clasificación mediante una cinta transportadora.
Cuando el destino del envío es local el operario acciona el pulsador 2.2, mientras que si no lo
es acciona el pulsador 1.2.
El sistema consta de dos cilindros neumáticos de doble efecto. El primero (1.0) se
encarga de desplazar una plataforma, y alinearla con alguna de las dos cintas transportadoras
de salida, y el segundo (2.0) de empujar la carta o paquete hacia la cinta transportadora de
salida. La cinta transportadora de salida de los envíos locales corresponde con la posición
retraída del cilindro 1.0.
Diseñar el esquema neumático del circuito que realice el proceso descrito.
Nota: Téngase en cuenta que puede producirse superposición de señales en algún momento
del proceso.
Tiempo: 1h
1
Examen extraordinario de Instalaciones Mecánicas.
13 de septiembre de 2001
PROBLEMA – HIDRÁULICA
El esquema de la figura corresponde a la instalación hidráulica de una taladradora vertical,
con mordaza hidráulica, de un taller de mecanizado. Consta de dos actuadores lineales: el A
se encarga de sujetar la pieza (mediante la mordaza) y el B de hacer avanzar el cabezal del
portabrocas, y un motor hidráulico (C), que, acoplado a una caja multiplicadora de
velocidades, hace girar el portabrocas.
VRC2
VRC1
VLP3
C
P2
P3
A
P1
B
VCP
VLP2
VLP1
Durante el proceso de taladrado la secuencia de movimientos es la siguiente:
− Al accionar la válvula de vías, y colocarla en la posición de vías paralelas, primero
avanza el cilindro A hasta que la mordaza sujeta la pieza a taladrar con una
determinada presión.
− Una vez sujetada la pieza, comienza a avanzar el cilindro B con una velocidad
regulable gracias a la válvula reguladora de caudal 1 (VRC1) y a la vez comienza a
girar el portabrocas, accionado por el motor hidráulico, a una velocidad regulable
con la válvula reguladora de caudal 2 (VRC2).
2
Examen extraordinario de Instalaciones Mecánicas.
13 de septiembre de 2001
− Una vez realizado el taladro con la profundidad adecuada debe hacerse retroceder
la broca y para ello es preciso conmutar la válvula de vías a la posición de vías
cruzadas; entonces se detiene el motor hidráulico y retrocede el cilindro B hasta su
posición totalmente retraída.
− Una vez que el cilindro B está totalmente retraído el cilindro A retrocede, soltando
la pieza.
Por su parte, la válvula de contrapresión (VCP) evita la bajada involuntaria del
cabezal, debido la peso propio del mismo.
Se va a proceder a taladrar una pieza que requiere una velocidad de avance de 5 mm/s
a 1000 rpm. La fuerza de agarre de la mordaza (Fm) debe ser mayor de 2000 N. La fuerza de
taladrado (Ft) se estima en 1000 N.
Conteste a las siguientes cuestiones:
(a) ¿A qué presión mínima debe tararse la VCP?
(b) ¿A qué presión habrá que tarar la VLP2 para asegurar la secuencia de movimientos
requerida? ¿A qué presión se debe tarar la VLP3?
(c) ¿Cuál es la presión a la entrada del cilindro B (P2) durante el taladrado?
(d) ¿Cuál será el caudal al que habrá que tarar la VRC1 para obtener la velocidad de avance
mencionada? ¿Y el de la VRC2 para conseguir las revoluciones requeridas? ¿Cuál será el
caudal que circula por la VLP1 durante el proceso de taladrado?
(e) ¿Cuál es la potencia eléctrica máxima que consume la bomba y en que momento se
produce tal consumo?
Datos:
Grupo hidráulico:
- Presión máxima del grupo hidráulico: Pmáx = 100 bar
- Caudal nominal del grupo hidráulico: Qnom = 2 l/min
- Rendimientos de la bomba: ηh = 0,75; ηv = 0,85; ηmec = 0,95
Presión de tarado de la VLP1: PVLP1 = 80 bar
Cilindros hidráulicos:
- Diámetro del émbolo: de = 16 mm
- Diámetro del vástago: dv = 10 mm
3
Examen extraordinario de Instalaciones Mecánicas.
13 de septiembre de 2001
Motor hidráulico:
- Cilindrada: Vm = 2,5 cm3/rev
- Relación de velocidades en la caja multiplicadora (ωsalida/ωentrada): r = 4
- Rendimientos: ηh = 1; ηv = 1; ηmec = 0,9
Masa del cabezal: mc = 50 kg.
Notas:
- Obsérvese que la secuencia de movimientos descrita se consigue gracias a las válvulas
limitadoras de presión VLP2 y VLP3.
- Las válvulas limitadoras de presión (VLP) tienen un comportamiento prácticamente ideal.
- Las presiones de apertura de todas las válvulas antirretorno son despreciables.
- 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
4
Instalaciones Mecánicas
Solución cuestión neumática 13/09/2001
1.0
2.0
1.3
2.3
1.1
1.2
2.1
2.2
1.3
2.3
Instalaciones Mecánicas
Solución problema neumática 13/09/2001