PRÁCTICAS DE LABORATORIO

Transcripción

1 PRÁCTICAS DE LABORATORIO INSTALACIONES MECÁNICAS 1. Introducción En estas prácticas se pretende que el alumno se familiarice con los elementos de la neumática y la hidráulica y su funcionamiento, y que sea capaz de desarrollar circuitos que cumpla las especificaciones de un proceso industrial. 2. Realización de las prácticas Cada uno de los ejercicios se desarrollará siguiendo los puntos que se detallan a continuación: - Para los circuitos neumáticos, dibujar el diagrama de fases, incluidas las líneas de señales. - Proyectar y dibujar el esquema del circuito, y simular su funcionamiento, ayudándose de los programas FluidSIM. Para ello sólo se podrá hacer uso de los componentes relacionados más adelante, y se seguirá el criterio de mínimo número de elementos empleados. - Montar el circuito en el banco correspondiente. - Realizar los ajustes y medidas propuestos en cada práctica. - Contestar a las cuestiones que se plantean en cada práctica. - Desmontar el circuito y guardar los componentes. - Realizar el informe de la práctica. 3. Elementos disponibles 3.1. Neumática - 1 unidad de mantenimiento - 1 cilindro de simple efecto - 2 cilindros de doble efecto - 1 válvula 5/2 de vías pilotada neumáticamente con retorno por muelle - 3 válvulas 5/2 de vías pilotadas neumáticamente - 1 válvula 5/2 de vías con accionamiento por palanca y enclavamiento - 3 válvulas 3/2 de vías con accionamiento por pulsador y retorno por muelle, normalmente cerradas - 1 válvulas 3/2 de vías con accionamiento por pulsador y retorno por muelle, normalmente abierta - 1 válvula reguladora de presión - 2 reguladores de caudal unidirecionales - 1 válvula de escape rápido 1

2 - 1 válvula temporizadora - 1 válvula de secuencia - 1 válvula de simultaneidad (AND) - 1 válvula de selección (OR) - 3 finales de carrera de rodillo normalmente cerrados - 1 final de carrera de rodillo escamoteable normalmente cerrado - 1 distribuidor - 2 manómetros 3.2. Hidráulica - 1 grupo hidráulico de 2 l/min - 1 cilindro de doble efecto ( φ e = 16 mm; φ v = 10mm; c = 200mm ) - 1 motor hidráulico 8 l/min - 1 válvula 4/3 de vías con accionamiento por palanca y enclavamiento (retorno a tanque) - 1 válvula 4/2 de vías con accionamiento por palanca y retorno por muelle - 1 válvula de cierre - 1 válvula antirretorno de 1 bar de presión de apertura - 1 válvula antirretorno de 5 bar de presión de apertura - 1 válvula antirretorno pilotada - 1 válvula limitadora de presión - 1 válvula limitadora de presión pilotada - 1 válvula reguladora de presión de 3 vías - 1 estrangulamiento - 1 estrangulamiento con antirretorno - 1 válvula reguladora de caudal - 1 acumulador de diafragma con bloque de cierre - 3 manómetros - 9 mangueras de varias longitudes con conexiones rápidas en ambos extremos - 7 distribuidores en T - 1 peso de 9 kg 4. Contenido del informe La memoria de cada práctica incluirá: - En el caso de los circuitos neumáticos, el diagrama de fases, incluidas las líneas de señales. - El esquema del circuito, con justificación de los elementos empleados, y explicación del funcionamiento del mismo. - Las respuestas, razonadas, a las cuestiones planteadas en cada ejercicio. 5. Prácticas 2

3 Práctica 1. Neumática: Tambor para soldar lámina de acero Por medio de un cilindro de doble efecto (1.0), se aplica un perfil de soldadura calentado eléctricamente a una lámina sin fin, que se halla alrededor de un tambor rotativo frío, para formar trozos de manga (ver figura). Mediante un pulsador se activa la carrera de avance. La fuerza máxima ejercida por el cilindro se ajusta a p=4 bar, mediante una válvula reguladora de presión equipada con manómetro, para que el perfil de soldadura no pueda dañar la lámina. La carrera de retroceso se realiza únicamente cuando el vástago del cilindro se encuentra totalmente extendido y la presión de la cámara del émbolo ha alcanzado p=3 bar. El movimiento del émbolo tiene lugar con estrangulación a la entrada de aire comprimido. El regulador de caudal debe ajustarse de forma que el incremento de presión a p=3 bar tenga lugar al cabo de un tiempo t 1 =3 s a partir de que el vástago haya alcanzado la posición totalmente extendida, de forma que la lámina solapada sea soldada por la presión en aumento del perfil caliente. Un nuevo ciclo sólo es posible si se ha alcanzado la posición totalmente retraída del vástago y ha transcurrido un tiempo de t 2 =2 s. El circuito ha de permitir efectuar un único ciclo, cada vez que se actúa sobre el pulsador, o realizar los ciclos de forma continua, mediante una válvula 3/2 de vías con accionamiento por palanca y enclavamiento. 1) Por qué no se coloca la válvula reguladora de presión después de la válvula distribuidora de mando? 2) La válvula de simultaneidad de la que se dispone está defectuosa y no realiza su función adecuadamente. Si ha empleado dicha válvula, proponer una solución alternativa al uso de la misma. 3) Si se pretende que el cilindro retroceda a la mayor velocidad posible, para reducir los tiempos de operación, qué elementos sería necesario añadir al circuito? 4) Qué pasaría si se elimina el final de carrera que indica la posición totalmente extendida del vástago? Y si se elimina el que indica la posición totalmente retraída? 5) Si se produjese un fallo del sistema de producción de aire comprimido mientras está seleccionado el funcionamiento en modo continuo del circuito, qué ocurriría al volver la presión? 3

4 Práctica 2. Neumática: Rampa separadora de piezas Mediante una rampa inclinada, se alimentan piezas de motores, que deben tornearse de dos en dos, a una máquina de husillos múltiples. Para la separación, se gobiernan a contrafase dos cilindros de doble efecto, mediante un solo elemento de mando. En la posición básica, el vástago del cilindro superior (1.0/1) se halla retraído y el del cilindro inferior (1.0/2) se halla extendido. Las piezas que han de tornearse están apoyadas en el vástago el segundo cilindro (1.0/2) (ver figura). Por medio de una señal de puesta en marcha, sale el vástago del cilindro (1.0/1) y entra el del cilindro (1.0/2). Dos piezas en bruto ruedan al puesto de mecanización. Tras un tiempo (que puede ajustarse) t 1 = 3 s, vuelve a entrar el vástago del cilindro (1.0/1), saliendo al mismo tiempo el del cilindro (1.0/2). Un nuevo ciclo solamente puede iniciarse después de transcurrido un tiempo t 2 =2 s. El mando se pone en marcha mediante una válvula con pulsador. Si se utiliza una válvula con enclavamiento mecánico, puede realizarse el cambio de ciclo único a ciclo continuo. Tras un fallo de energía neumática, el sistema separador no debe ponerse en marcha por sí mismo, hasta que se accione la válvula con pulsador. Nota: Obsérvese que sólo se dispone de una válvula temporizadora y se dan dos condiciones de tiempo (t 1 y t 2 ), por lo que habrá que fabricar otra válvula temporizadora con el resto de elementos con los que se cuenta. Como depósito puede emplearse un tubo de aproximadamente 1 m de longitud. 1) Cómo afecta la longitud del tubo que sustituye al depósito en la válvula temporizadora fabricada si no varían las condiciones del estrangulamiento? 2) Se puede prescindir de la válvula 3/2 de vías en la válvula temporizadora fabricada? 3) Los tiempos de avance y retroceso de ambos cilindros no son iguales, por lo que no llegan a sus finales de recorrido de forma simultánea; para evitar fallos se pretende que un cilindro no se recoja hasta que el otro se encuentre totalmente extendido. Introducir los elementos necesarios para conseguirlo. 4

5 Práctica 3. Hidráulica: Portón de guillotina Un cilindro de doble efecto abre y cierra un portón de guillotina (ver figura). La velocidad del avance para el cierre debe ser homogénea, constante y regulable. La velocidad se puede regular con una válvula de estrangulamiento y antirretorno o con una válvula reguladora de caudal. Además se puede incorporar una válvula limitadora de presión (válvula de contrapresión) para evitar que el cilindro avance involuntariamente por causa del peso del portón (carga). Ejercicio 1: Colocar una válvula de estrangulamiento y antirretorno en la entrada del cilindro; ajustar el tiempo de avance a 5 s, sin contrapresión y sin carga, y elaborar una tabla con: - la presión a la entrada del cilindro (p 1.2 ); - la presión a la salida del cilindro (p 1.1 ); - el tiempo de avance del cilindro (t a ); - la presión en la válvula limitadora de presión del circuito (p VLP ), - y el caudal que circula por la válvula limitadora de presión del circuito (Q VLP ), para la carrera de avance en las siguientes condiciones: a) Sin contrapresión y sin carga. b) Sin contrapresión y con carga. c) Con una contrapresión de 10 bar y sin carga. d) Con una contrapresión de 10 bar y con carga. Ejercicio 2: Sustituir la válvula de estrangulamiento y antirretorno anterior por una válvula reguladora de caudal y repetir el ejercicio 1. Ejercicio 3: Quitar la vávula de contrapresión y colocar la válvula reguladora de caudal a la salida del cilindro. Ajustar la válvula reguladora de caudal de forma que no se sobrepase la presión nominal de trabajo (p 1.1 <60 bar), y volver a confeccionar la tabla del ejercicio 1, con y sin carga. 1) En el ejercicio 1, por qué disminuye el tiempo de avance cuando se coloca la carga y no hay contrapresión? 2) En el ejercicio 1, por qué aumenta el tiempo de avance cuando tenemos contrapresión? 3) Con el montaje del ejercicio 1, cómo podríamos conseguir el mismo tiempo de avance si varía la carga? 4) En el ejercicio 2, es constante el tiempo de avance en todos los casos? Razone la respuesta. 5) En el ejercicio 2, afecta la carga al tiempo de avance cuando hay contrapresión a la salida del cilindro? Razone la respuesta. 5

6 6) En el ejercicio 3, si la presión máxima que soporta el circuito son 100 bar, cuál es la carga máxima que soportaría el mismo? Se supone que, en este caso, la VLP del circuito está derivando caudal al tanque. 7) Cuál de las tres opciones resulta más recomendable si el sistema tiene que trabajar frecuentemente con valores de carga variables? 8) Por qué se calientan la válvula de estrangulamiento y la válvula reguladora de caudal con el funcionamiento? Atención! Antes de desmontar el circuito, comprobar que no hay presión a la salida del cilindro (entrada a la válvula de contrapresión). Si la hubiese, accionar la válvula de vías varias veces con el grupo hidráulico parado y la válvula de contrapresión totalmente abierta. 6

7 Práctica 4. Hidráulica: Tronzadora El avance de una tronzadora se ejecuta con un cilindro de doble efecto (ver figura). Al efectuar cortes en materiales cilíndricos, la presión de trabajo aumenta desde cero hasta un valor máximo, para volver a bajar a cero. La velocidad del avance, que se regula variando el caudal de entrada al cilindro, debe disminuir al aumentar la resistencia. Para simular la resistencia de trabajo, se colocará una válvula de contrapresión, a la salida del cilindro, efectuándose mediciones para valores de 10, 20, 30, 40 y 50 bar de contrapresión. 1) Elaborar una tabla con el tiempo de avance para diversas cargas, utilizando, primero, una válvula de estrangulamiento y antirretorno y, en segundo lugar, una válvula reguladora de caudal. El ajuste inicial de ambas válvulas será de 5 s, sin carga. 2) Con la válvula reguladora de caudal, si la contrapresión es demasiado elevada, aumenta el tiempo de avance. Explique por qué. 3) Según la característica que debe tener la velocidad de avance, cuál es la válvula más adecuada? Atención! Antes de desmontar el circuito, comprobar que no hay presión a la salida del cilindro (entrada a la válvula de contrapresión). Si la hubiese, accionar la válvula de vías varias veces con el grupo hidráulico parado y la válvula de contrapresión totalmente abierta. 7