Práctica 1: Dobladora de tubos

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1 Práctica : Dobladora de tubo Una máquina dobladora de tubo utiliza un cilindro hidráulico para doblar tubo de acero de groor coniderable. La fuerza necearia para doblar lo tubo e de N en lo 00 mm en lo que el cilindro deplaza la matriz curva. El proceo de doblado debe durar egundo para coneguir un rendimiento óptimo repecto a la propiedade del tubo doblado y la productividad de la máquina. Se van a etudiar tre circuito hidráulico diferente para realizar el proceo decrito. Se deben contetar la pregunta planteada en el cuadernillo con hoja en blanco que e entregará.

2 Circuito Se elige una bomba que proporciona un caudal mayor que el requerido para realizar el doblado en egundo. 0,7 cm,6 cm D 80 mm d mm N CEITE ρ 80 kg/m ν 0 cst Dint 8mm L m Dint 8mm L m Ptara bar Cilindrada: 0 c.c/rev Velocidad:.0 r.p.m. Salida del vátago nótene lo valore iguiente una vez e haya realizado la mitad de la carrera: Preione Bar Caudale l/min P Bomba 8,08,6 P 8,0 9,69 P, Lo ubíndice y e refieren a lo lado de émbolo y vátago del cilindro repectivamente. Comprobar que e cumple el equilibrio de fuerza en el cilindro. p p N p 8,0 0 N 0,7 0 m 079N [ ] m 7 N p, 0 N,6 0 m La diferencia 079 N 07 N e debida a la fuerza de fricción.

3 Comprobar que P e producto de la pérdida de carga en la tubería de retorno. (Nota: el reultado no erá exactamente igual al de la imulación) El área interior de la tubería e: int_tub D π int 8 π ,60 La velocidad en u interior e: 9,69 [ ] l/min [ /min] 0 [ m /l ] 6 0,6 0 v int_tub Por lo tanto, el nº de Reynold y el factor de fricción on: [ ], m v D, Re ν 0 0 [ m ] 8 0 [ m] 6 m,6 6 6 f 0, Re,6 P Lo que da lugar a una pérdida de preión en la tubería de: L v f ρ D 0, 8 0 [ m] [ m] kg 80 m, m N 007 m bar Determinar la velocidad de alida del vátago y el tiempo que neceita para llegar a la poición poterior.,6 [ ] l/min [ /min] 0 [ m /l ] 0,7 0 v L 0, t v 0,07 [ m] 0,6 [] 0,07 Determinar la potencia realizada por el cilindro y la proporcionada por la bomba. Calcular la eficiencia energética del circuito hidráulico. [ N] 0, hid_cil F v 0000 [ l ] Pa [ /min] 0 [ m /l ] 8,08 [ bar ] 0 98 bomba p,6 min bar η bomba [ ] hid_cil hid [ ] 0.9

4 Entrada del vátago nótene lo valore iguiente una vez que e haya producido la carrera de alida y e haya realizado la mitad de la carrera de entrada: Preione Bar Caudale l/min P Bomba 9,87 -, P,8,6 P 6,76 Lo ubíndice y e refieren a lo lado de émbolo y vátago del cilindro repectivamente. Comprobar que e cumple el equilibrio de fuerza en el cilindro. p p p,8 0 N 0,7 0 m p 6,76 0 N,6 0 m 0N N La diferencia e debe otra vez a la fuerza de fricción en el cilindro. Determinar la velocidad de entrada del vátago y el tiempo que neceita para llegar a la poición poterior. v,6 [ ] l/min [ /min] 0 [ m /l ],6 0 0,07 Por qué el caudal que entra en el cilindro e un poco mayor que en la alida del vátago? Cuando el vátago entra la preión en la bomba e de ólo 9,87 bar frente a lo 8,08 bar que e producen a la alida del vátago. La bomba, a pear de tener una cilindrada y una velocidad de giro contante, proporciona un caudal un poco má pequeño egún aumenta u preión de trabajo, tal y como puede vere en la gráfica iguiente, correpondiente a una erie de bomba comerciale:

5 Por qué el caudal que ale del cilindro e batante mayor que en la alida del vátago? El caudal que ale del cilindro e igual a v. En ete cao tanto la émbolo velocidad de deplazamiento del émbolo como el área que empuja al aceite on mayore que en la carrera en el entido contrario. Como e puede comprobar, la relación entre lo caudale que alen del cilindro en lo do entido e prácticamente: S,entrada S,alida ϕ ; iendo ϕ émbolo anular No e exactamente igual porque el caudal que proporciona la bomba e diferente en cada cao.

6 Circuito En el circuito anterior e incluye una válvula etranguladora que e cierra hata coneguir que el doblado e realice en egundo. 0,7 cm,6 cm D 80 mm d mm N Ptara bar Cilindrada: 0 c.c/rev Velocidad:.0 r.p.m. Salida del vátago nótene lo valore iguiente una vez e haya realizado la mitad de la carrera: Preione Bar Caudale l/min P Bomba 08,6,6 P 80,87 8,6 P,86 Tanque, Lo ubíndice y e refieren a lo lado de émbolo y vátago del cilindro repectivamente.

7 Si e ha tarado la válvula limitadora de preión a bar, por qué e abre a una preión menor para deviar parte del caudal hacia el tanque? Hay que tener en cuenta que la forma que tienen la curva caracterítica de ete tipo de válvula e: La válvula limitadora de preión e taran cuando todo el caudal de la bomba etá paando por ella, produciéndoe una pérdida de carga que no e produce a caudal nulo. Por tanto, la válvula limitadora e abrirá para dejar paar un caudal menor que el caudal que proporciona la bomba a una preión menor que a la que ha ido tarada. Sólo en el momento en el que todo el caudal de la bomba e devíe a tanque por la válvula limitadora la preión llegará a er la de tarado. Determinar la potencia realizada por el cilindro y la proporcionada por la bomba. Calcular la eficiencia energética del circuito hidráulico. v,66 [ ] l/min [ /min] 0 [ m /l ] 0,7 0 0,0 [ N] 0,0 679 hid_cil F v 0000 bomba p (,06 )[ l ] [ /min] 0 [ m /l ] 08,68 [ bar ] 0 0 min Pa bar η bomba [ ] hid_cil hid [ ] 0.66

8 Cambiar la fuerza a vencer a la alida del vátago a.000 N. Comentar lo cambio que e producen en la preione y caudale del circuito. Preione Bar nterior Nueva Caudale l/min nterior Nuevo P Bomba 08,6 09,7,66 0,7 P 80,87 90,9 8,8 7,09 P,86, Tanque,,69 Lo ubíndice y e refieren a lo lado de émbolo y vátago del cilindro repectivamente. l aumentar la fuerza reitente aumenta la preión P para equilibrarla. Ete aumento de la preión en la alida de la válvula etranguladora hace que la diferencia de preione que exite entre éta y la entrada diminuya, y por tanto que el caudal que la atraviea ea menor. Recordar el ejemplo que e recoge en el libro (pág. -8) y que e muy imilar al planteado en eta práctica: Como el caudal que llega al cilindro ( ) e hace má pequeño, el caudal que e devía a tanque ( T ) e mayor, lo que hace que la preión en la válvula limitadora de preión y, por tanto, en la bomba ea mayor. Lógicamente, el hecho de que el caudal que llega al cilindro ( ) diminuya hace también que el caudal que ale ( ) ea menor y que la preión P que e producto de la pérdida de carga de ete caudal diminuya.

9 Circuito En el circuito anterior e utituye la bomba de cilindrada contante por una bomba de paleta de cilindrada variable controlada por la preión. 0,7 cm,6 cm D 80 mm d mm N Ptara bar (l/min), Cilindrada: 0 c.c/rev (máx) Velocidad:.0 r.p.m. 08 P (bar) Salida del vátago Determinar la potencia realizada por el cilindro y la proporcionada por la bomba. Calcular la eficiencia energética del circuito hidráulico. Preione Bar Caudale l/min P Bomba 08,, P 80,96 8,6 P,8 Tanque - Lo ubíndice y e refieren a lo lado de émbolo y vátago del cilindro repectivamente. v, [ ] l/min [ /min] 0 [ m /l ] 0,7 0 [ ] 0,0 m [ N] 0,0 hid_cil F v 0000

10 p, [ l ] [ ] 0 [ Pa /min m /l ] 08, [ bar ] 0 min bomba η bomba [ ] hid_cil hid [ ] 0.7 bar Como e oberva, con la bomba de cilindrada variable e conigue aumentar el rendimiento en un 7% repecto al circuito con regulación de velocidad y bomba de cilindrada contante. Ete porcentaje aumentaría egún e diminuya la velocidad del vátago por medio de una etrangulación mayor. Ete ahorro energético jutifica en alguna ocaione el mayor coto de la bomba de cilindrada variable. Explicar brevemente cómo conigue la bomba proporcionar únicamente el caudal neceario para mover el cilindro a la velocidad deeada. La bomba de caudal variable diminuyen u cilindrada para poder proporcionar el caudal regulado por el uuario. Si la bomba e de paleta, la variación de la cilindrada e conigue centrando el cubo (aro exterior) repecto del eje del impulor (parte giratoria). En ete cao el cambio de la cilindrada e produce mediante la preión que exite en la alida de la bomba. partir de un valor de éta (08 bar) el pitón que empuja al cubo por la derecha empieza a vencer la fuerza de pretenión que tiene el reorte que empuja por la izquierda, por lo que e pierde parte de la excentricidad y con ello e diminuye la cilindrada. Si la preión alcanzae lo bar e perdería toda la excentricidad y la bomba no daría nada de caudal al circuito.

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