PRESIÓN, CAUDAL, PASCAL, TRABAJO Y POTENCIA

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1 Fabio Galicia

2 PRESIÓN, CAUDAL, PASCAL, TRABAJO Y POTENCIA 1. Qué se entiende por presión y cuáles son sus unidades de medida? 2. Qué relación existe entre presión absoluta, presión relativa y presión atmosférica? 3. Cuál es la unidad de presión en el Sistema internacional de medidas? atmósfera Pascal bar kilogramo m 3 /s 4. Calcula a presión absoluta en un depósito de aire comprimido cuya presión manométrica es de 8 bares. Expresa el resultado en kp / cm 2 (9 bares). 5. Un gas que inicialmente ocupaba 0,005 m 3, se comprime a temperatura constante hasta ocupar un volumen final de 1 L. Si inicialmente se encontraba a una presión de 2 bares, a qué presión se encontrará tras modificar su volumen? (10 bares). 6. Un fluido ejerce una presión de 6 atmósferas sobre una superficie de 0,0012 m 2. Hallar la fuerza que ejerce el fluido sobre la superficie, expresando el resultado en kp (73, 4 kp). 7. Un fluido ejerce una presión de 6 kp/cm 2 sobre una superficie circular de 0,15 dm de diámetro. Hallar la fuerza que ejerce el fluido sobre la superficie (105,6 N). 8. Expresa en bares y en pascales una presión de 45 atmósferas. Recuerda que 1 bar = 1,0193 atm. (44,147 bar; Pa) 9. Expresa en bares, en atmósferas y en milímetros de mercurio una presión de 2 MPa. Recuerda que 1 bar = 10 5 Pa. (20 bar; 20,386 atm; mmhg). 10. Un fluido ejerce una presión de N/m 2 sobre una superficie. Si la fuerza ejercida por el fluido sobre dicha superficie es de 204,08 kp. Calcular el valor de la superficie ( m 2 ). 11. Transformar las siguientes presiones a bares: Pa (0,1 bar) 0,1 MPa (1 bar) 10 MPa (100 bar) N/m 2 (0,75 bar) Kp/m 2 (1 bar) 60 kpa (0,6 bar) 6 atmósferas (6 bar) 1,4 kp/cm 2 (1.4 bar) 58 N/cm 2 (5,8 bar) 12. Un fluido está sometido a una presión relativa de Pa. Cuál es la presión absoluta de dicho fluido? Expresa el resultado en kp/dm 2 (700 kp/dm 2 ) 13. Un fluido tiene una presión absoluta de 70 N/cm 2. Calcula la presión manométrica del fluido. (6 bar) 14. Qué presión tendrá un recipiente de 10 litros de aire a 30 ºC, si a 0 ºC tenía una presión absoluta de 5 kg/cm 2. (5,55 atm). 15. Un cilindro de 0,4 m 3 de volumen de aire a una presión relativa de 5 bar, se ve reducido su volumen un 25%, permaneciendo constante su temperatura. Calcula: El valor de la nueva presión relativa (P 2 ). Considerar 1 bar =1 atm=1 kg/cm 2. (7 atm) El valor de la fuerza (F) aplicada para reducir el volumen, si la superficie del émbolo es de 10 cm 2. (70 kg). Fabio Galicia - 2 de 20 -

3 16. Un recipiente contiene un volumen de 0,25 m 3 de aire y se encuentra a una temperatura de 20º C y a una presión de 3 atm. Calcula el volumen que ocupará ese aire si la presión sigue siendo la misma y la temperatura aumenta hasta los 40 ºC. (0,267 m 3 ) 17. Un recipiente de 0,5 m 3 de volumen de aire a una presión de 3 bar ha reducido en un 20 % su volumen, permaneciendo constante la temperatura en la transformación. Calcula: a) el valor de la nueva presión relativa (considera 1 bar = 1 atm = 1 kgf /cm 2 ) (4 bar); b) El valor de la fuerza aplicada para reducir el volumen, suponiendo que la superficie del émbolo del compresor es de 100 mm 2 (4 kgf). 18. Un recipiente provisto de un émbolo compresor de 0,25 m 3 de volumen de aire a una presión de 4 bar se somete a un proceso de compresión a temperatura constante, de modo que al aumentar la primera un 25 %, calcula: El valor del nuevo volumen que ocupa ese aire (0,2 m 3 ). El valor de la fuerza aplicada para aumentar dicha presión, suponiendo que la superficie del émbolo es de 500 mm 2 (250 N). 19. Un pistón cerrado de volumen 30 cm 3 contiene aire, sometido a una presión de Pa Qué volumen tendrá si incrementamos su presión a 5 atm? Qué tipo de transformación has considerado para solucionar el problema? Expresa el resultado en dm 3 (0,18 dm 3 ) 20. Un pistón cerrado de volumen m 3 contiene aire a una presión de 2 bares. Determinar la presión que alcanzará el gas si disminuimos su volumen hasta los 10 cm 3. (7 bares). 21. Cuáles de las siguientes unidades podrían utilizarse para expresar el caudal de un fluido en una tubería? Pascal l/min kg/s m 3 /s g/s cm 3 /min hl/s cm 2 /min m.dm 2 /año 22. Cuál es la unidad en el sistema internacional del caudal? Pascal l/min kg/s m 3 /s 23. Expresa los siguientes caudales en m 3 /s: 20 l/s (0,02 m 3 /s) 400 L/min (6, m 3 /s) 150 cm 3 /s (1, m 3 /s) 350 cm 3 /s (3, m 3 /s) 200 l/h (0,055 m 3 /s) 60 m 3 /h(0,016 m 3 /s) 5000 l/h (0,138 m 3 /s) 500 cm 3 /s ( m 3 /s) 0,4 mm 3 /mes (1,036 m 3 /s) 24. Calcular el valor de la fuerza desarrollada por una prensa hidráulica donde F 1 = 1N; S 1 = 10 cm 2 y S 2 =1 m 2. Expresa el resultado en kp (102,04 kp). 25. Calcula el caudal (en m 3 /min y l/min) de aire que circula por un tramo de tubería de 10 m de longitud, 2 cm de radio exterior y 2 mm de espesor durante un minuto. Calcula también la velocidad de circulación del fluido (2 l/min; 0,16 m/s) Fabio Galicia - 3 de 20 -

4 26. Calcula el caudal de aire que circula por un tramo de tubería de 2,5 cm de diámetro interior y 100 m de longitud, durante 2 minutos de tiempo. A qué velocidad circula ese aire? (24,5 l/min; 0,83 m/s). 27. Disponemos de dos pistones de secciones S 1 = 20 mm 2 y S 2 = dm 2 unidos por una tubería. Si necesitamos levantar un objeto con un peso de 40 N situado sobre el segundo pistón. Cuál será la fuerza a aplicar sobre el primer pistón? (2,04 kgf) 28. En una prensa hidráulica, podemos realizar una fuerza máxima de 50 N. Si la sección de los pistones son de 50 cm 2 y 200 cm 2 Cuál es la fuerza máxima que podemos obtener en el segundo pistón? (200 N). 29. Determina el peso máximo que se podrá levantar con un gato hidráulico si la fuerza sobre el émbolo pequeño es de 80 N, y los diámetros de los émbolos son 1 cm y 22 cm respectivamente. (3951,02 kp). 30. De una prensa hidráulica se sabe que basta con ejercer una fuerza de 100 N para levantar un peso de 25,51 kgf. Si la superficie del émbolo en el que se aplica la fuerza es de 25 cm 2, cuál ha de ser el diámetro del segundo émbolo? Conociendo que el peso ha sido levantado una altura de 20 cm, expresa en metros la variación de la altura del fluido en el primer recipiente. (8,92 cm; 0,5 m) 31. Los diámetros de los émbolos de un gato hidráulico miden respectivamente 30 cm y 1,6 m. Sabiendo que podemos aplicar una fuerza máxima de 75 kgf, calcula el peso máximo que podrá levantar el gato. Calcula asimismo la altura máxima a la que podrá elevarse la carga sabiendo que el desplazamiento vertical acumulado en el pistón en el que se aplica la fuerza es de 4,25 m. (2133 kgf; 0,15 m) 32. El elevador hidráulico de un garaje es capaz de levantar automóviles de hasta 2 toneladas de peso. Sabiendo que para levantar el vehículo una altura de 2,5 m es necesario acumular un desplazamiento vertical en el otro émbolo de 2000 cm, calcula la fuerza necesaria para levantar ese peso. Expresa el resultado en Newton. (2450 N) 33. En una prensa hidráulica cuyos émbolos tienen un diámetro de 50 y 10 cm respectivamente, se aplica una fuerza en el émbolo pequeño de 20 kgf. Qué fuerza (F 2 ) se obtiene en el grande? (491 kgf) Fabio Galicia - 4 de 20 -

5 34. Mediante un gato hidráulico se consigue levantar un peso de 1000 N aplicando una fuerza de 10,20 kgf. Sabiendo que la variación de la altura del fluido en el émbolo en el que se aplica la fuerza es de 350 cm, determina qué altura subirá el peso colocado. Expresa el resultado en metros. (0,35 m) 35. Determina cuál(es) de las siguientes unidades son válidas para expresar el trabajo: N.cm Julios kp.l/cm Pa.m 3 W.año 36. Determina cuál(es) de las siguientes unidades son válidas para expresar la potencia: Pa.m 3 /año Vatios MJ/mes atm.m 3 /rps 37. Calcular el caudal que circula por un tubo de 0,01 m de diámetro si la velocidad del fluido es de 200 cm/s. (157, m 3 /s). 38. Determina en l/min el caudal de una tubería por la que circulan 2,7 m 3 de aire durante media hora. (90 litros/min). 39. Por una tubería horizontal de 20 mm de diámetro circula un fluido con una velocidad de 3 m/s. Calcula el caudal del fluido en l/min. (56,52 l/min). 40. Calcular el trabajo realizado por un fluido que a una presión de 6 bares se expande 0,001 m 3. (0,06 J) 41. Hallar el trabajo realizado por un fluido que a una presión de N/m 2 se expande 50 L. (30000 J) 42. Hallar la potencia desarrollada por un cilindro que emplea un fluido a una presión de 6 bares que se expande 0,005 m 3 en 10 segundos. (300 W) 43. Calcular la potencia desarrollada por un cilindro que emplea un fluido a una presión de N/m 2 que se expande 0,05 m 3 en 10 segundos (2500 W). Fabio Galicia - 5 de 20 -

6 ACTUADORES DE S/E Y D/E 1. Qué ventajas e inconvenientes presenta un cilindro de simple efecto frente a otro de doble efecto? 2. Contesta con verdadero (V) o falso (F) a las siguientes cuestiones relacionadas con los sistemas neumáticos: En un cilindro neumático de doble efecto la fuerza de avance es siempre mayor que la de retroceso. Los manómetros miden la presión absoluta del aire. Una unidad de acondicionamiento se encarga de filtrar, lubricar y regular el aire comprimido. En un cilindro de simple efecto cuanto mayor es la presión y menor es su sección, mayor será la fuerza del vástago. 3. Hallar la fuerza que ejerce un cilindro de simple efecto si la superficie del émbolo es de 1963 mm 2, y trabaja a una presión de 6 atm. Expresa el resultado en Newton (1154,244 N) 4. Calcula la fuerza de avance de un CSE de 5 cm de diámetro, siendo la presión de trabajo de 4 bar. Considera la fuerza del muelle y la fuerza de rozamiento un 6 % y un 10 % respectivamente, de la fuerza teórica aplicada (65,97 kgf) 5. Calcula el consumo de aire del cilindro del ejercicio anterior, sabiendo que tiene una carrera de 30 cm y que efectúa 6 ciclos por minuto. Supón una presión atmosférica de 1 atm (17,67 l/min). 6. Disponemos de un cilindro de doble efecto de 90 mm de diámetro, 30 mm de diámetro de vástago, una carrera de 40 cm, una presión de 9 bar y su rendimiento es del 88%. Calcula la fuerza (N) realizada por el vástago tanto en el avance como en el retroceso. Considerar 1 bar = 1 atm. (4.934,8 N; 4.386,5 N). 7. Calcula la fuerza de avance (Fn) de un cilindro de simple efecto de 6 cm de diámetro, sabiendo que la presión de trabajo es de 5 bar. Considera que la fuerza del muelle y que la fuerza de rozamiento sean del 6 y del 10% de la fuerza teórica aplicada, respectivamente. Cuál será el consumo de aire del cilindro (l/min), si tiene una carrera de 10 cm y efectúa 10 ciclos por minuto? (118,75 kgf; 16,92 l/min). 8. Calcula la fuerza de avance y de retroceso de un cilindro de doble efecto de 8 cm de diámetro, sabiendo que la presión de trabajo es de 7 bar. Considera que la fuerza de rozamiento sea del 10% de la fuerza teórica aplicada. Cuál será el consumo de aire del Fabio Galicia - 6 de 20 -

7 cilindro (l/min), si tiene una carrera de 20 cm y efectúa 6 ciclos por minuto? (316,6 kgf; 296,8 kgf; 96,3 l/min). 9. Determina cuál debe la presión mínima a la que debemos someter un cilindro de simple efecto para que levante una pieza de 10 kg de masa. Datos del cilindro: Superficie del émbolo = 200 mm 2, Superficie del vástago = 0,8 cm 2. Expresa el resultado en bar (4,90 bar) 10. Calcular la fuerza en Newton que ejerce en el avance y en retroceso un cilindro de doble efecto de 0,5 dm de diámetro y 5 mm de diámetro de vástago, si la presión de trabajo es de 6 Kp/cm 2. Expresa el resultado en Newton (F av =1154,24 N y F ret =1141,1 N). 11. Determina la fuerza que ejerce en el avance y en retroceso un cilindro de doble efecto cuyo émbolo tiene 5 cm de diámetro y 20 mm de diámetro de vástago, si la presión de trabajo es de 3,92 bares. Expresa el resultado en Newton (F av =754,29 N y F ret =633,6 N). 12. Un cilindro de doble efecto tiene 80 mm de diámetro y trabaja a una presión de 6 kgf/cm 2. Sabiendo que el diámetro del vástago es de 25 mm, calcula la fuerza real en el avance y el retroceso del cilindro (271,41 kgf; 244,944 kgf). 13. Considerando que el cilindro del ejercicio anterior tiene una carrera de 200 mm y efectúa 5 ciclos por minuto, calcula el consumo total de aire. Considera que la presión atmosférica es de 1 kgf/cm 2 (66,9 l/min) 14. Un cilindro de doble efecto, de 10 cm de carrera, cuyo émbolo y vástago tienen 2 cm y 5 mm de diámetro respectivamente, se conecta a una red de aire a presión de 7 atm. Calcula los trabajos ejercidos por el vástago en la carrera de avance y en la de retroceso, así como el trabajo total. Expresa los resultados en Joule (W av =21,55 J; W ret =1,369 J y W tot =22,896 J). 15. La presión de trabajo en un circuito neumático es de 6,25 atm. Sabiendo que el diámetro del émbolo de un actuador de D/E es de 8 cm y que el cilindro es capaz de desarrollar en el retroceso una fuerza del 85 % de la que es capaz de desarrollar en el avance, calcula el diámetro del vástago del actuador. Si el trabajo total realizado por el cilindro en un ciclo (avance + retroceso) es de 1219,187 J, calcula la carrera del cilindro. (3,11 cm; 20 cm) 16. Un cilindro tiene 0,45 m de carrera y trabaja a una presión de 6,75 bares. Sabiendo que el trabajo total desarrollado por el cilindro es de 340 J y que por su construcción el cilindro es capaz de desarrollar un 20 % más de trabajo en el avance que en el retroceso, calcula los diámetros del émbolo y del vástago del cilindro (D = 2,81 cm; d = 1,133 cm). Sabiendo que el cilindro trabaja a 50 rpm calcula el caudal y la velocidad media de desplazamiento del vástago del cilindro (Q = 544 cm 3 /s, v = 0,203 m/s). 17. Un cilindro de D/E trabaja en un circuito neumático a una presión de Pa. Se conoce que la carrera del cilindro es de 30 cm, el diámetro del émbolo de 10 cm y que el volumen de aire desalojado en el avance es un 80 % superior al desalojado en el retroceso. Sabiendo que el cilindro trabaja a 30 rps, calcular: Fabio Galicia - 7 de 20 -

8 a. Caudal. ( ,7 cm 3 /s) b. Velocidad media de trabajo del cilindro (9 m/s) c. Trabajo desarrollado en el avance (1630,28 J) d. Fuerza desarrollada en el retroceso (3019,4 N). 18. La presión de trabajo de un circuito neumático es de 6,8 atm y en él trabajan un total de 6 cilindros que consumen un total de 115 m 3 /h. Si todos los cilindros tienen el mismo diseño constructivo (diámetro del émbolo 12 cm y diámetro del vástago 2,5 cm) y trabajan en las mismas condiciones (36 rpm), calcular, para cada actuador: a. Carrera del cilindro (40,099 cm) b. Fuerza desarrollada en el avance (7536,78 N) c. Trabajo desarrollado en el retroceso (7690,6 J) d. Trabajo total desarrollado por todos los cilindros (35479,6 J) e. Velocidad media de trabajo (24,059 cm/s) Fabio Galicia - 8 de 20 -

9 CIRCUITOS NEUMÁTICOS: COMPONENTES, VÁLVULAS 1. Ordena correctamente los elementos de un circuito neumático: Grupo compresor Unidad de tratamiento Actuador Válvulas Depósito 2. Relaciona cada elemento del circuito neumático con su función: (a) Grupo compresor 1. Almacena el aire a presión hasta que sea requerido su uso 2. Se encarga de filtrar y captar el aire del exterior (a presión atmosférica), (b) Actuador elevar su presión y cederlo al resto del circuito posteriormente al resto del circuito. (c) Unidad de tratamiento 3. Dispositivos encargados de transformar la energía de presión del fluido de trabajo (d) Válvulas 4. Formada por los dispositivos encargados de tratar el aire para minimizar los daños en el resto del circuito (filtro, deshumidificador, regulador de presión y (e) Depósito lubricador) 5. Dispositivos sobre los que actuamos para cambiar su posición; y que permiten distribuir, mandar, regular, controlar y bloquear el flujo del fluido de trabajo. 3. Nombra correctamente las siguientes válvulas: 4. Dibuja las siguientes válvulas e indica su posición (abierta o cerrada) según la hayas dibujado. Emplea la numeración ISO para identificar las vías Válvula distribuidora 2/2 de accionamiento por pulsador y retorno por muelle Válvula distribuidora 3/2 de accionamiento por palanca y retorno por muelle con escape directo a la atmósfera Válvula distribuidora 4/2 de accionamiento por rodillo y retorno por palpador, con escape roscado Válvula distribuidora 5/3 de accionamiento por pulsador con bloqueo y retorno por muelle con escapes con silenciador. Fabio Galicia - 9 de 20 -

10 5. Rellena los espacios punteados con una de las siguientes palabras (puede haberlas repetidas) para que la frase tenga sentido: compresor, aire comprimido, posición, presión, a presión, actuadores, energía, oleohidráulica, trabajo, neumática, válvula, aceite mineral, bomba, flujo La y la hidráulica son aquellas tecnologías destinadas a aprovechar las capacidades energéticas de los fluidos para obtener un Como fluido de trabajo la neumática emplea ; mientras que la hidráulica, habitualmente llamada, utiliza En los circuitos neumáticos, el es el encargado de elevar la del fluido de trabajo. Mientras, en los circuitos hidráulicos, el dispositivo que proporciona la al fluido de trabajo se denomina Las son los dispositivos sobre los que actuamos para cambiar su, y que permiten distribuir, mandar, bloquear, regular y controlar el del fluido de trabajo Los son los dispositivos o elementos encargados de aprovechar la de presión del fluido de trabajo, transformándola en. 6. Relaciona cada tipo de válvula con su aplicación principal: Simultaneidad Para controlar un cilindro desde dos posiciones diferentes Selectora de circuito En un circuito de seguridad, donde el cilindro sólo se activará cuando Reguladora de presión. exista presión en las dos entradas Antirretorno Para regular la velocidad de avance o retroceso de un cilindro. Estrangulamiento Para controlar la fuerza del cilindro. Para permitir el paso de aire en un sentido, impidiéndolo en el otro. 7. En las siguientes frases aparecen una serie de palabras entre paréntesis. Tacha la palabra inadecuada para que la frase sea correcta: 7.1. Según el Principio de (Arquímedes/Pascal), al aplicar una (fuerza/presión) a un fluido contenido en un recipiente cerrado, la (fuerza/presión) se transmite por igual en todos los puntos de trabajo, con independencia de la forma del recipiente Este es el principio de funcionamiento de la prensa hidráulica, donde podemos obtener en un pistón una (fuerza/presión) más grande a partir de una (fuerza/presión) más pequeña; siempre y cuando la (longitud/superficie) del pistón donde se aplique la fuerza resultante sea (mayor/menor) que la superficie en el que apliquemos la fuerza inicial En un cilindro de (simple/doble) efecto se puede obtener trabajo útil en un único sentido del movimiento del vástago En un cilindro de (simple/doble) efecto se puede obtener trabajo útil en ambos sentidos del movimiento del vástago. Fabio Galicia - 10 de 20 -

11 8. Completa la tabla, dibujando el tipo de accionamiento que corresponde a cada caso: 9. Completa la siguiente tabla de elementos neumáticos indicando la denominación y la función que realiza. Fabio Galicia - 11 de 20 -

12 ANÁLISIS DE CIRCUITOS NEUMÁTICOS 1. Dibuja los esquemas neumáticos de los sistemas que se indicna a continuación utilizando simbología neumática e indica la función que realiza cada uno de los elementos representados. 2. Para el circuito neumático de la figura se pide: a. Explicación del funcionamiento del circuito. b. Identificación de sus componentes, indicando el significado de los números situados sobre los orificios de la válvula 3/2 accionada por P Para el circuito neumático que se indica a continuación: a. Qué sucede inicialmente en la posición de reposo? b. Qué sucede cuando pulsamos P y lo dejamos accionado? c. Qué sucede cuando pulsamos P una sola vez? 4. Para el circuito neumático que se indica a continuación: a. Qué sucede inicialmente cuando no se acciona ninguno de los dos pulsadores? b. Qué sucede cuando se acciona el pulsador P 1? Fabio Galicia - 12 de 20 -

13 c. Qué sucede cuando se acciona el pulsador P 2? Cuál de los dos cilindros se mueve más rápidamente, si el grado de abertura de los dos reguladores es el mismo? Justifica la respuesta. 5. Para el circuito neumático representado en lafigura, se pide: a. Identificar los componentes, indicando además el significado de las letras situadas sobre los orificios del símbolo del elemento 1.1. b. Explicar el funcionamiento. 6. Para el circuito neumático representado, se pide: a. Identificar los componentes, indicando el significado de los números situados sobre los orificios del símbolo del elemento 1.2 b. Explicar el funcionamiento. 7. Para el circuito neumático representado en la figura, se pide: a. Identificar los componentes, indicando además el significado de las letras situadas sobre los orificios del símbolo del elemento 1.1 b. Explicar el funcionamiento. c. Dibujar el diagrama espaciofase de los elementos 1.0, 1.2 y 1.3 Fabio Galicia - 13 de 20 -

14 SÍNTESIS CIRCUITOS NEUMÁTICOS 1. Dibuja el esquema neumático de un cilindro de doble efecto con pulsador para el avance (P 1 ) y para el retroceso (P 2 ). 2. Dibuja el esquema de un circuito neumático que permita avanzar un cilindro de doble efecto cuando estén accionados simultáneamente dos pulsadores P 1 y P 2, de tal forma que al dejar de pulsar sobre ambos, el vástago retroceda automáticamente. Utiliza para ello dos válvulas 3/2 NC y una válvula monoestable 4/2. Cómo variará el circuito si utilizamos además una válvula de simultaneidad? 3. Dibuja el esquema de un circuito neumático que permita avanzar un cilindro de doble efecto desde dos puntos diferentes P 1 y P 2 y que accionando manualmente P 3, el vástago retroceda automáticamente. Utiliza para ello tres válvulas 3/2 NC, una válvula biestable 4/2 y una válvula selectora de circuito. 4. Dibuja el esquema neumático de un cilindro de doble efecto con avance por pulsador P 1 y retorno automático por rodillo P 2, de tal forma que el avance se realice a velocidad controlada y el retroceso libre. 5. Diseña un circuito neumático para el control de una puerta corredera de forma que al accionar un pulsador (P) la puerta se abra lentamente y transcurridos diez segundos después de abrirse ésta, se cierra lentamente. Considerar que la puerta está cerrada cuando el vástago del cilindro con el que está unida, se encuentra en posición de avance. 6. Dibuja el esquema neumático y eléctrico de un cilindro de doble efecto controlado mediante dos pulsadores eléctricos, uno para el avance (P 1 ) y otro para el retroceso (P 2 ). Utilizar como válvula distribuidora una electroválvula biestable 4/2. 7. Se desea que accionando un pulsador P 1 comience el avance de un cilindro de doble efecto, pero en cuanto se suelte éste, el cilindro se quede bloqueado. Lo mismo para el retroceso pero con un pulsador P 2. Utilizar para ello una válvula distribuidora 4/3 pilotada por ambas partes neumáticamente y retorno por muelle, como la mostrada a continuación. Fabio Galicia - 14 de 20 -

15 1. Accionamiento directo de un cilindro de simple efecto. Un cilindro de simple efecto con un diámetro de 25 mm deberá sujetar una pieza al accionarse un pulsador. Mientras que esté activado el pulsador, el cilindro deberá continuar sujetando la pieza. Al soltar el pulsador, deberá abrir la unidad de sujeción. 2. Activación directa de un cilindro de doble efecto. Al actuar sobre un pulsador deberá avanzar un cilindro de doble efecto y, al dejar de actuar sobre dicho pulsador, el cilindro deberá retroceder. 3. Accionamiento indirecto de un cilindro de simple efecto. Un cilindro de simple efecto deberá avanzar por efecto de una válvula provista de un pulsador de accionamiento por presión. Una vez que se suelte el pulsador, el cilindro deberá retroceder. 4. Accionamiento indirecto de un cilindro de doble efecto. Un cilindro de doble efecto deberá avanzar al oprimir un pulsador y deberá retroceder cuando se suelte dicho pulsador. El cilindro tiene un diámetro de 25 mm y, en consecuencia, necesita de una elevada cantidad de aire. 5. Válvula de simultaneidad. Un dispositivo de entrega recoge piezas de una cinta transportadora. El cilindro avanza si hay pieza 1 y si el operador oprime el pulsador de una válvula. Cuando el operador suelta el pulsador, el cilindro A vuelve a su posición normal. 6. Válvula de simultaneidad. Por medio de un dispositivo de cizalla, se van a cortar unas hojas de papel a medida. Como la cantidad de papel a cortar es variable, se debe poder regular la velocidad de salida del vástago (bajada de la guillotina). El circuito ha de tener dos pulsadores independientes desde los que se pueda iniciar el ciclo de trabajo. 7. Válvula selectora. El vástago de un cilindro avanza hasta la posición de final de carrera al oprimir un pulsador o actuar sobre un pedal. Una vez alcanzada la posición, el cilindro retrocede cuando un detector de posición da la señal de que el vástago del cilindro ha llegado al final de carrera. 8. Retención de señal y regulación de velocidad de un cilindro. El vástago de un cilindro de doble efecto deberá avanzar al oprimir un pulsador. El cilindro deberá mantener su posición hasta que se oprima un segundo pulsador. La velocidad del cilindro deberá ser regulable en ambas direcciones. 9. Retención de señal y regulación de velocidad. Para retirar piezas de un cargador, el vástago de un cilindro de doble efecto deberá avanzar hasta la posición de final de carrera al oprimir un pulsador y, a continuación, retroceder automáticamente a su posición normal. La posición de final de carrera es detectada por una válvula de accionamiento por rodillo. El cilindro deberá seguir avanzando aunque se suelte el pulsador. La velocidad del cilindro deberá poder regularse en ambas direcciones. 1 Implementaremos los detectores de pieza o detectores de posición mediante válvulas 3/2 normalmente abiertas, accionadas mediante rodillo y con retroceso por muelle. Fabio Galicia - 15 de 20 -

16 10. Válvula de escape rápido. Oprimiendo simultáneamente dos pulsadores avanza una herramienta para doblar piezas planas. Dicha herramienta es accionada por un cilindro de doble efecto. Una válvula de escape rápido procura el aumento de la velocidad de avance. La velocidad de retroceso deberá ser regulable. Al soltar uno de los dos pulsadores, la herramienta deberá volver a su posición normal. 11. Válvula reguladora de presión. Estampado de una pieza mediante una prensa que funciona con un cilindro de doble efecto. La prensa deberá avanzar al oprimir un pulsador de estampar la pieza. Una vez alcanzado el nivel de presión previamente ajustado, el cilindro deberá retroceder automáticamente. La presión máxima deberá ser regulable. 12. Válvula temporizadora. Uso de un cilindro de doble efecto para prensado y unión de dos piezas con pegamento. El vástago del cilindro de la prensa avanza al oprimir un pulsador. Una vez alcanzada la posición de mecanizado, deberá mantenerse la fuerza de prensado durante unos 6 segundos. Al término de este tiempo, el vástago deberá retroceder automáticamente a su posición normal. La velocidad del movimiento de retroceso deberá ser alta, aunque regulable. El vástago sólo deberá poder avanzar nuevamente si se encuentra en su posición normal. 13. Imposibilidad de enclavamiento. Uso de un cilindro de doble efecto para prensado y unión de dos piezas con pegamento. El vástago del cilindro de la prensa avanza lentamente al oprimir un pulsador. Una vez alcanzada la posición de trabajo, deberá mantenerse la fuerza de prensado durante unos 12 segundos. Al término de este tiempo, el vástago deberá retroceder automáticamente a su posición normal. La máquina solo podrá ponerse en funcionamiento nuevamente si el vástago se encuentra en su posición normal. El inicio de un nuevo ciclo de trabajo deberá estar bloqueado durante 5 segundos. Ese es el tiempo necesario para retirar la pieza mecanizada e introducir una nueva pieza. La velocidad de la operación de retroceso deberá ser alta, aunque regulable. 14. Por medio de un dispositivo clasificador, deben transferirse unas piezas desde un camino de rodillos a otro. Accionando un pedal, el vástago de un cilindro de simple efecto empujará a una pieza de un camino a otro. Al soltar el pulsador, el vástago ha de retroceder a su posición inicial. Diseñar el circuito neumático correspondiente. Fabio Galicia - 16 de 20 -

17 15. En una planta industrial, se emplea un cilindro de doble efecto para controlar la apertura y cierre de un grifo dosificador de una tubería. El grifo se abrirá cuando se presione un pulsador y se cerrará el grifo cuando se deje de pulsar. Se tiene que poder regular la velocidad de apertura. Diseñar el circuito neumático correspondiente. 16. Tenemos una tolva para descargar material a granel. El sistema tiene un cilindro de doble efecto que abre y cierra las compuertas. Queremos que la apertura y el cierre de la tajadera se pueda regular a nuestra voluntad y según nuestras necesidades. Hacer el circuito de modo que la tajadera se abra pulsando uno cualquiera de dos pulsadores y se cierre pulsando otro distinto. 17. Una máquina de moldeo por compresión se utiliza para la obtención de materiales plásticos de diferentes formas. Diseñar un circuito neumático, en el que la máquina de moldeo se accione al pulsar botones al mismo tiempo (para evitar que el operario pueda introducir la mano involuntariamente en la máquina). 18. Control de un cilindro de doble efecto mediante una válvula distribuidora con doble piloto automático. Condiciones: a) A+ : Dos pulsadores simultáneos o una palanca neumática. b) A- : Automático (al llegar al final del recorrido). c) Velocidad de salida regulable y máxima velocidad de retroceso. 19. Control de un cilindro de doble efecto mediante una válvula distribuidora con doble piloto automático. Condiciones: a) A + : Un pulsador. b) A - : Automático (al llegar al final del recorrido). c) Temporización 20 s. del movimiento de regreso del émbolo una vez pisado el final de carrera correspondiente. 20. Control de un cilindro de doble efecto mediante una válvula distribuidora con doble piloto automático. Condiciones: a) A + : Un pulsador y una palanca neumática. b) A - : Automático (al llegar al final del recorrido). c) Imposibilidad de enclavamiento: Al activar el pulsador P hacemos el movimiento A+ y al tocar en el final de carrera a 1, el cilindro hace A- con la condición de que si el pulsador P ha permanecido pulsado, el ciclo no se repite. 21. Control de un cilindro de doble efecto mediante una válvula distribuidora con doble piloto automático. Condiciones: Fabio Galicia - 17 de 20 -

18 a) A+ : Dos pulsadores neumáticos. b) A- : Automático (al llegar al final del recorrido). c) El cilindro realizará el movimiento de salida (A+) siempre que utilicemos los pulsadores con un margen de tiempo inferior a 2 s. y evitando la posibilidad de tener enclavado cualquiera de ellos. 22. Realización del esquema de un circuito neumático para la activación de un cilindro de simple efecto que cumpla las siguientes condiciones: a) El inicio del ciclo se realizará con la activación simultánea de dos pulsadores o un pedal neumático. b) Es necesario que el émbolo del cilindro esté recogido para que pueda comenzar el ciclo. c) Es necesaria la presencia de pieza para el funcionamiento del ciclo. d) Ha de transcurrir un tiempo de 20 s. entre la orden de activación y la salida del émbolo del cilindro. e) El regreso del cilindro se realizará automáticamente al tocar en el final de carrera correspondiente. f) Ha de disponer de un pulsador de emergencia con enclavamiento que, al ser accionado, provocará el regreso automático del émbolo del cilindro. 23. Se desea controlar el movimiento de un cilindro de doble efecto (A) de acuerdo con las siguientes condiciones: a) A +: Pulsador o palanca neumática. b) A -: Ha de producirse 5 s. después de tocar el final de carrera correspondiente. c) Es necesario que el émbolo del cilindro esté recogido para que pueda comenzar el ciclo. d) El movimiento de regreso ha de producirse a la máxima velocidad. e) El sistema ha de ir provisto de un pulsador de emergencia. 24. Se desea controlar el movimiento de un cilindro de simple efecto (B) de acuerdo con las siguientes condiciones: a) Los movimientos de entrada y salida del vástago del cilindro están condicionados a la detección de la posición del vástago por parte de los finales de carrera correspondiente, b 0 y b 1. b) El movimiento de salida, B+, se realizará al pisar un pedal. Debe existir, además, la posibilidad de realizar el ciclo de manera continua. c) El regreso del vástago, B-, se realizará cuando, una vez alcanzado el final de carrera correspondiente, se ejerza sobre una pieza una presión de 3 atm. d) La velocidad de salida del émbolo ha de ser regulable. 25. Un cilindro de doble efecto; C, se encuentra inicialmente con el vástago extendido. Su ciclo de trabajo tiene las siguientes condiciones: a) Los movimientos de entrada y salida del vástago del cilindro están condicionados a la detección de la posición del vástago por parte de los finales de carrera correspondiente, c 0 y c 1. b) C- se realizará mediante la activación de un pedal o una palanca, debiendo asegurarse la imposibilidad de enclavamiento de cualquier de los dos dispositivos. c) C+ necesita de la activación de un pulsador. d) Velocidad de regreso del émbolo, C-, regulable. Fabio Galicia - 18 de 20 -

19 PASATIEMPOS CRUCIGRAMA Atrévete con este crucigrama. Abajo tienes las definiciones y pistas para para encontrar 12 palabras relacionadas con la Neumática. Estas son las definiciones de las palabras: Fabio Galicia - 19 de 20 -

20 SOPA DE LETRAS En la siguiente tabla podrás encontrar 18 términos relacionados con la neumática. Debieras primero tapar las soluciones, a ver cuántos de ellos encuentras sin su ayuda. Te recuerdo que las palabras pueden leerse en horizontal vertical y diagonal, hacia delante y hacia atrás. Estas son las palabras que puedes encontrar: Fabio Galicia - 20 de 20 -

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