Download pdf - Cilindros diversos

Hidráulica Básica 1

CilindroSON DISPOSITIVOS QUE TRANSFORMAN LA ENERGÍA HIDRÁULICA

DISPONIBLE EN ENERGÍA MECÁNICA LINEAL (MOVIMIENTO RECTO), CON LA FINALIDAD DE REALIZAR UN TRABAJO SOBRE UN CUERPO QUE

OPONE RESISTENCIA

EL FLUÍDO HIDRÁULICO LLENA LA CAVIDAD EMPUJANDO LOS COMPONENTES MÓVILES

D

PRESIÓN

VELOCIDAD


CilindroPARA MOVER EL OBJETO ES NECESARIO VENCER LA FRICCIÓN QUE

GENERA UNA FUERZA QUE SE OPONE AL MOVIMIENTO Y SE REFLEJA COMO UNA PRESIÓN INTERNA QUE DEPENDE DEL ÁREA

PRESIÓN

PESO

FRICCIÓN

FUERZAA1

P = F/A1


CilindroEL OBJETO SE MUEVE A UNA VELOCIDAD QUE DEPENDE DEL CAUDAL

CON EL QUE SE LLENA EL CILINDRO Y EL AREA

CAUDAL

A1

VELOCIDAD

V = Q.A1


CilindroLA POTENCIA NECESARIA PARA REALIZAR EL TRABAJO EN UN TIEMPO

DETERMINADO DEPENDE DE LA FUERZA DE RESISTENCIA DE LA CARGA Y EL CAUDAL QUE INGRESA AL CILINDRO

CAUDAL

A1

VELOCIDAD

Pot = F.V = P.Q

PRESIÓN

PESO

FRICCIÓN

FUERZA

LA PRESIÓN Y LA VELOCIDAD SON CONSECUENCIA DE LA CARGA Y DEL CAUDAL ENTREGADO


CilindroEXISTEN VERSIONES DE CILINDROS QUE SON USADOS TANTO EN EL

ÁREA MOVIL COMO PARA EL ÁREA INDUSTRIAL


CilindroPARTES PRINCIPALES DE UN CILINDRO HIDRÁULICO

ROSCADELVÁSTAGO

SELLOSRASPADORESPRINCIPALES

SELLOSRASPADORESSECUNDARIOS TIRANTES

AMORTIGUADORES

CAMISA

PUERTOCABEZAL

SELLOS DEL CUERPO

VASTAGO

PUERTO

TAPATRACERA

TUERCA

PISTONSELLOSDELPISTON

BUJE


CilindroCUANDO EL CILNDRO SE MUEVE EXTENDIENDO EL VÁSTAGO SE

CONOCE COMO AVANCE DEL CILINDRO.

CUANDO EL CILINDRO SE MUEVE RETRAYENDO EL VÁSTAGO SE CONOCE COMO RETORNO DEL CILINDRO

AVANCE

RETORNO


CilindroLOS CILINDROS PUEDEN CLASIFICARSE EN DOS GRUPOS

PRINCIPALES:

1. CILINDROS DE SIMPLE ACCIÓN: LA FUERZA HIDRÁULICA SOLO ACTUA EN UN SOLO SENTIDO. EN EL OTRO SENTIDO EL CILINDRO SE MUEVE POR EFECTO DE OTRO AGENTE DIFERENTE

2. CILINDROS DE DOBLE ACCIÓN: LA FUERZA HIDRÁULICA ACTUA PARA MOVER EL CILINDRO EN AMBAS DIRECCIONES.


CilindroCILINDROS DE SIMPLE ACCIÓN:

AVANZA POR LA FUERZA HIDRÁULICA

REGRESA POR EL PESO DE LA CARGA

GATO HIDRÁULICO


REGRESA POR LA FUERZA DEL RESORTE

CILINDRO CON RESORTE





CILINDRO CON RETORNO POR GRAVEDAD

AVANZA POR PESO DE LA CARGA

REGRESA POR LA FUERZA HIDRÁULICA

CILINDRO CON AVANCE POR GRAVEDAD



CILINDRO TELESCÓPICO




CilindroCILINDROS DE DOBLE ACCIÓN:


CILINDRO DOBLE EFECTO


CILINDRO DOBLE VASTAGO




CilindroCILINDROS DE DOBLE ACCIÓN:

CILINDRO TELESCÓPICO




CilindroMATERIALES DE CONSTRUCCIÓN DE UN CILINDRO HIDRÁULICO:

• PISTON: LA MAYORIA SON CONSTRUIDOS DE ACERO O FUNDICIONES DE HIERRO

• TAPAS DEL CILINDRO: SON CONSTRUIDOS DE ACER, FUNDICIONES DE HIERRO Y ALGUNOS DE ALUMINIO

• CAMISA: LA MAYORIA SON CONSTRUIDOS CON TUBOS DE ACERO

• TIRANTES: SON CONSTRUIDOS CON ACERO

• VASTAGO: SON CONSTRUIDOS DE ACERO CROMADO Y PULIDO

• BUJES: SON CONSTRUIDOS DE HIERRO O BRONCE

• SELLOS: LA MAYORÍA SON DE NITRILO, PERO TAMBIEN SE PUEDEN CONSTRUIR EN VITON (RESISTENTES A ALTAS TEMPERATURAS)


CilindroLOS CILINDROS HIDRÁULICOS INDUSTRIALES NORMALMENTE SON

CONSTRUIDOS DE FORMA NORMALIZADA, ES DECIR SUS PARÁMETROS DIMENSIONALES SE ENCUENTRAN REGIDOS POR NORMAS INTERNACIONALES QUE DETERMINAN, LA RELACIÓN

ENTRE EL VÁSTAGO Y EL PISTÓN, EL TAMAÑO DE SUS PUERTOS, EL TIPO DE MONTAJE Y LA ROSCA DEL VÁSTAGO

ENTRE LAS NORMAS MAS COMUNES TENEMOS:

• NFPA

• ISO 6022

• ISO 6020/1

• DIN 24 554


CilindroLOS MONTAJES DE LOS CILINDROS SE PUEDEN CLASIFICAR EN DOS

GRUPOS PRINCIPALES:

1. MONTAJE PARA TRANSFERENCIA DE FUERZA RECTA

FUERZA DE REACCIÓN EN EL EJE CENTRAL

FUERZA DE REACCIÓN NO EN EL EJE CENTRAL


CilindroLOS MONTAJES DE LOS CILINDROS SE PUEDEN CLASIFICAR EN DOS

GRUPOS PRINCIPALES:

2. MONTAJE PARA TRANSFERENCIA DE FUERZA PIVOTEADA


CilindroTIPOS DE MONTAJES NFPA

TIRANTES EXTENDIDOS DELANTEROS

TIRANTES EXTENDIDOS TRASEROS

TIRANTES EXTENDIDOS A AMBOS LADOS

BRIDA RECTANGULAR DELANTERA

BRIDA CUADRADA DELANTERA CABEZAL RECTANGULAR



OREJAS LATERALES

TAPA TRASERA RECTANGULARBRIDA RECTANGULAR TRASERA

HUECOS EN LA BASE

BRIDA CUADRADA TRASERA

OREJAS CENTRALES



MUÑONES DELANTEROS

ARTICULACIÓN TRASERAANGULOS EN AMBAS TAPAS

MUÑONES INTERMEDIOS

OREJAS EN AMBAS TAPAS

MUÑONES TRASEROS




CilindroTIPOS DE MONTAJES ISO 6020/1

BRIDA RECTANGULAR DELANTERA

BRIDA CIRCULAR TRASERA ARTICULACIÓN TRASERA

BRIDA RECTANGULAR TRASERA

BRIDA CIRCULAR DELANTERA

ARTICULACIÓN TRASERA CON ROTULA


CilindroTIPOS DE MONTAJES ISO 6020/1

MUÑON INTERMEDIO


CilindroEJEMPLO 1

INDIQUE EL TIPO DE MONTAJE DE LOS CILINDROS MOSTRADOS EN LA FIGURA

BRIDA RECTANGULAR TRASERAARTICULACIÓN TRASERAMUÑONES INTERMEDIOS


CilindroCONSTRUCTIVAMENTE LOS CILINDROS PUEDEN RESISTIR UNA

PRESIÓN MÁXIMA, POR LO TANTO TIENEN UN LÍMITE DE FUERZA QUE PUEDEN EJERCER

PRESIÓN

LA FUERZA ESTA DIRECTAMENTE RELACIONADA CON EL ÁREA DE CONTACTO DEL LADO DEL PISTON Y DEL LADO DEL VÁSTAGO, Y ES DIFERENTE PARA EL AVANCE Y EL REGRESO (CON EXCEPCIÓN DEL CILINDRO DE DOBLE VÁSTAGO)


CilindroCALCULO DEL AREA DEL LADO DEL PISTÓN:

DIÁMETRO DEL PISTÓN

!24

piston

pistonavance

DAA

"##

$DPISTON


CilindroCALCULO DEL AREA DEL LADO DEL VÁSTAGO:


! !

! !% &22

22

4

44

vastagopistonregreso

vastagopiston

vastagopistonregreso

DDA

DDAAA

'"#

"'

"#'#

$

$$

DPISTON DVASTAGO

DIÁMETRO DEL VASTAGO


CilindroCALCULO DE LA FUERZA MÁXIMA DE AVANCE


!24

piston

maxavancemaxavance

DPAPF

""#"#$


Cilindro


! !% &()*

+,

- '""#"# 22

4vastagopistonmaxregresomaxregreso DDPAPF

$


CALCULO DE LA FUERZA MÁXIMA DE REGRESO


CilindroCALCULO DE LA PRESIÓN DEL LADO DE AVANCE:

!24

piston

carga

piston

carga

avanceD

F

A

FP

"

"##

$


CilindroCALCULO DE LA PRESIÓN DEL LADO DE REGRESO:

! ! (()

*

++,

-

'"##

22

4

vastagopiston

carga

regreso

carga

regresoDD

F

A

FP

$


CilindroSI LA MISMA CARGA SE OPONE AL MOVIMIENTO DE AVANCE Y AL

MOVIMIENTO DE REGRESO, ENTONCES PREGRESO > PAVANCE

! ! ! avance

vastagopiston

piston

avance

regreso

avanceregreso P

DD

DP

A

AP "

(()

*

++,

-

'#".

./

0112

3#

22

2

regreso

carga

regreso

avance

carga

avance

A

FP

A

FP

#

#


CilindroEJEMPLO 1

PRESIÓN NECESARIA PARA AVANZAR Y RETROCEDER UNA CARGA DE 2000 lbf CON UN CILINDRO CON PISTÓN DE 2 in Y VÁSTAGO DE 1 in SIN RESTRICCIÓN EN EL RETORNO A TANQUE

!

! ! !

! ! !

! !psipsi

nin

inP

DD

DP

psiinin

lbf

A

FP

psiin

lbf

A

FP

avance

vastagopiston

pistonregreso

regresoregreso

pistonavance

8.84863712

2

4.84812

20004

6372

20004

22

2

22

2

22

carga

2

carga

#"../

0112

3

'#"

.

.

/

0

11

2

3

'#

#(()

*

++,

-

'"##

#"

"##

$

$

SOLUCION:


CilindroEJEMPLO 2

DIÁMETRO DEL PISTÓN PARA AVANZAR UNA CARGA DE 3000 lbf CON UNA PRESIÓN DE OPERACIÓN DE 1000 psi, SIN RESTRICCIÓN DEL RETORNO A TANQUE

!inin

inAD

DA

inpsi

lbf

P

FAA

piston

piston

piston

piston

avance

carga

pistonavance

295.1344

4

31000

3000

22

2

4#"

#"

#5"

#

####

$$

$

SOLUCION:


CilindroEJEMPLO 3

EN EL CIRCUITO DE LA FIGURA MOSTRADA, INDIQUE LA SECUENCIA DE OPERACIÓN DE LOS CILINDROS HIDRÁULICOS, AL ACCIONAR LA VALVULA DIRECCIONAL.

SOLUCION:

!

!

!

B-A-CSECUENCIA

2.612

45.2

000,3

2.714

43

000,5

6.636

42

000,2

312

23

33

22

22

21

11

PPP

psilbf

A

FP

psilbf

A

FP

psilbf

A

FP

66

#"

##

#"

##

#"

##

$

$

$


CilindroCALCULO DEL VOLUMEN DEL LADO DEL PISTÓN:


!d

DdAVol

piston

pistonavance ""

#"#2

4

$ DPISTON

DISTANCIA RECORRIDA


CilindroCALCULO DEL VOLUMEN DEL LADO DEL VÁSTAGO:

DIÁMETRODEL PISTÓN

! !% & dDDdAVol vastagopistonregresoregreso "'"#"# 22

4

$DPISTON DVASTAGO


DISTANCIA RECORRIDA


CilindroPARA DESPLAZAR TODO EL VASTAGO SE DEBE LLENAR EL VOLUMEN

COMPLETO DEL CILINDRO DEL LADO DEL PISTÓN

t

dVelavance #

DISTANCIA RECORRIDA


SI SE DESEA QUE EL VASTAGO SE EXTIENDA COMPLETAMENTE EN UN TIEMPO DETERMINADO ENTONCES SE DEBE MOVER A UNA VELOCIDAD ESPECÍFICA


CilindroPARA ALCANZAR ESA VELOCIDAD SE DEBE LLENAR EL VOLUMEN DEL

LADO DEL PISTÓN EN ESE MISMO TIEMPO

t

VolQ avance#

DISTANCIA RECORRIDA


SE DEBE ENTREGAR UN CAUDAL QUE LLENE EL VOLUMEN DEL CILINDRO EN EL MISMO TIEMPO QUE SE DESEA QUE AVANCE TODO EL VASTAGO




DISTANCIA RECORRIDA


avanceVel

dt #

Q

Volt avance#




DISTANCIA RECORRIDA


Q

Vol

Vel

d avance

avance

#d

VeldA

d

VelVolQ avanceavanceavanceavance ""

#"

#

avanceavanceVelAQ #




DISTANCIA RECORRIDA


!avance

pistonVel

DQ "

"#

2

4

$


CilindroBAJO EL MISMO RAZONAMIENTO SE DETERMINA EL CAUDAL PARA

REGRESAR EL VÁTAGO A UNA VELOCIDAD ESPECÍFICA

DISTANCIA RECORRIDA

DIÁMETRODELPISTÓN

! !% & regresovastagopiston VelDDQ "'"# 22

4

$



CilindroSI SE USA EL MISMO CAUDAL PARA AVANZAR Y RETROCEDER EL

VÁSTAGO LA VREGRESO > VAVANCE

regreso

regreso

avance

avance

A

QVel

A

QVel

#

#

DIÁMETRO DEL VASTAGODIÁMETRODELPISTÓN

! ! ! avance

vastagopiston

piston

avance

regreso

avanceregreso Vel

DD

DVel

A

AVel "

(()

*

++,

-

'#".

./

0112

3#

22

2


CilindroEJEMPLO 1

VELOCIDAD A LA QUE AVANZA Y SE RETRAE UN CILINDRO (m/s) CON PISTÓN DE 2 in Y VÁSTAGO DE 1 in CUANDO EL CAUDAL QUE SE ENTREGA ES 4 gpm EN AMBOS SENTIDOS

!

! ! !

! ! !

! !smsm

mm

mQ

DD

DVel

smmm

sm

A

QVel

smm

sm

A

QVel

vastagopiston

piston

regreso

regreso

regreso

piston

avance

1645.0123.00254.00508.0

0508.0

1645.00254.00508.0

00025.04

123.00508.0

00025.04

22

2

22

2

22

3

2

3

#"../

0112

3

'#"

.

.

/

0

11

2

3

'#

#()

*+,

-

'"##

#"

"##

$

$

SOLUCION:

min

min

smgpm

0254.01

0508.02

00025.043

#

#

#


CilindroEJEMPLO 2

TIEMPO QUE TARDA EN EXTENDERSE COMPLETAMENTE UN CILINDRO CON PISTON 2 in Y LONGITUD DEL VÁSTAGO 10 in SI SE ENTREGA UN CAUDAL DE 4 gpm PARA EL AVANCE

!

ssm

mt

t

dVel

smm

sm

A

QVel

avance

piston

avance

1.2123.0

254.0

123.00508.0

00025.04

2

2

3

##5#

#"

"##

$

SOLUCION:

min

min

smgpm

254.010

0508.02

00025.043

#

#

#


CilindroA FIN DE CUENTAS SE DESEA MOVER UNA CARGA CON UNA

VELOCIDAD, PARA ESTO ES NECESARIO ENTREGAR UNA POTENCIA

A

QVel

APF

VelFPot

carga

carga

#

"#

"#

QPPot "#


CilindroEJEMPLO 1

POTENCIA NECESARIA PARA MOVER UNA CARGA DE 2000 lbfUSANDO UN CILINDRO DIAMETRO DE PISTON DE 2 in, EXTENDIENDO COMPLETAMENTE SU VASTAGO DE 10 in EN 2 s

SOLUCION:min

min

smgpm

254.010

0508.02

00025.043

#

#

#

!

!gpmsm

msmQ

sms

m

t

dVel

AVelQ

kpapsiin

lbf

A

FP

avance

pistonavance

piston

carga

avance

1.4000257.04

0508.0127.0

127.02

254.0

392,46372

20004

3

2

2

##""

#

###

"#

##"

"##

$

$

% & % &

hpgpmpsiPot

QPPot

hpwattssmkpaQPPot

gpmpsiavancehp

avance

5.1000583.01.4637

000583.0

5.11130000257.0392,43

#""#

""#

##"#"#


CilindroCUANDO ENTREGAMOS UN CAUDAL ELEVADO A UN CILINDRO

TENEMOS UNA VELOCIDAD DEL VÁSTAGO ELEVADA, ESTO PUEDE CAUSAR FUERTES GOLPES EN EL PRINCIPIO O FIN DE LA CARRERA

DEL CILINDRO

PARA EVITAR ESTE GOLPE QUE DESCARGA GRAN ENERGÍA, SE PUEDEN USAR AMORTIGUADORES EN UNO DE LOS LADOS DEL CILINDRO O EN AMBOS


CilindroEL FLUIDO ENTRA POR EL LADO DEL PISTÓN CON UN CAUDAL Q, POR

EL OTRO EXTREMO EL FLUIDO SALE LIBREMENTE A TRAVÉS DEL PUERTO DEL VÁSTAGO

ENTRA EL FLUIDO SALE EL FLUIDO


CilindroAL LLEGAR A UN PUNTO CERCA DEL FINAL DEL RECORRIDO SE

BLOQUEA LA SALIDA DEL FLUIDO Y SE OBLIGA AL MISMO A PASAR POR LA VÁLVULA AMORTIGUADORA



CilindroCOMO SE RESTRINGE EL PASO DEL FLUIDO SE CREA UNA CONTRA

PRESIÓN QUE FRENA EL CILINDRO AL FINAL DEL RECORRIDO


FUERZA


CilindroSE RECOMIENDA COLOCAR AMORTIGUADORES CUANDO LA

VELOCIDAD DEL VÁSTAGO ES MAYOR A 0.1 m/s


SISTEMA AMORTIGUADOR


CilindroCUANDO EL CILINDRO TIENE UN RECORRIDO RELATIVAMENTE GRANDE Y MUEVE UNA CARGA PESADA, EL VÁTAGO SUFRE UN

FUERZA PERPENDICULAR QUE PUEDE DAÑAR LOS COMPONENTES DELCILINDRO

SUFRE DAÑO EN EL PISTÓN

SUFRE DAÑO EL VÁSTAGO Y EL BUJE


CilindroSE COLOCA UN REFUERZO INTERNO LLAMADO TUBO DE PARADA

TUBO DE PARADA


Cilindro

ALGUNOS ACCESORIOS ADICIONALES

ARTICULACIÓNPARA EL VÁSTAGO

PIVOTE PARA EL VÁSTAGO

PIN

ARTICULACIÓNPARA LA CARAGA

ARTICULACIÓNPARA LA CARAGA

ARTICULACIÓNPARA EL SOPORTE


CilindroEJEMPLO 1

CILINDRO PARA MOVER EN AMBOS SENTIDOS UNA CARGA GUIADA DE 4000 lbf UNA DISTANCIA DE 20 in EN 3s (REGRESO) TRABAJANDO A UNA PRESIÓN MÁXIMA DE 1000 psi Y CON FIJACIÓN LATERAL

SOLUCION:

% &% & % &

% &

ssin

in

Vel

dt

sinsinin

inVel

A

AVel

gpminsin

Q

AVelQ

avance

regreso

avance

regreso

avance

gpm

inregresoregreso

gpm

sin

6.36.5

20

6.567.69.4

11.4

1.785.3

11.467.6

85.3

2

2

2

2

###

#"../

0112

3#"..

/

0112

3#

#"

#

"#

inA

D

inpsi

lbf

P

FA

piston

piston

avance

carga

piston

3.24

41000

4000 2

#"

#

###

$

sins

in

t

dVel 67.6

3

20###

CONDICIÓN MÍNIMA: SE USA EL SOFTWARE

2

2

2

11.4

79.01

9.45.2

inA

inAinD

inAinD

regreso

vastagovastago

pistonpiston

#

#5#

#5#

2.500C-2HCT14AC20.00


Cilindro

EL MANTENIMIENTO BÁSICO DE UN CILINDRO HIDRÁULICO CONSISTE EN EL CAMBIO DE TODOS LOS

SELLOS

ROSCADELVÁSTAGO

SELLOSRASPADORESPRINCIPALES

SELLOSRASPADORESSECUNDARIOS TIRANTES

AMORTIGUADORES

CAMISA

PUERTOCABEZAL

SELLOS DEL CUERPO

VASTAGO

PUERTO

TAPATRACERA

TUERCA

PISTONSELLOSDELPISTON

BUJE


CilindroRECOMENDACIONES PARA EL MANTENIMENTO DE

CILINDROS:

1. CAMBIO PERIÓDICO DE SELLOS DEL VÁSTAGO, CAMISA Y PISTÓN PARA EVITAR FUGAS Y PERDIDA DE POTENCIA.

2. USAR SOLO LOS SELLOS RECOMENDADOS POR EL FABRICANTE DEL CILINDRO

3. UTILIZAR LAS HERRAMIENTAS ADECUADAS PARA DESARMAR EL CILINDRO

4. USAR TAPONES EN LOS PUERTOS CUANDO SE HACE MANTENIMIENTO AL SISTEMA PARA EVITAR EL INGRESO DE PARTICULAS Y AGUA

5. EN EL MOMENTO DE MONTAR EL CILINDRO REVISAR QUE SE ENCUENTRE ALINEADO DE FORMA CORRECTA PARA EVITAR DAÑO EN LOS COMPONENTES INTERNOS

6. ALMACENAR LOS CILINDROS EN UN LUGAR SECO EN FORMA VERTICAL (LADO DEL VASTAGO HACIA ARRIBA), PARA MINIMIZAR LA POSIBILIDAD DE DAÑO DE LOS SELLOS