Laboratorio 3 Hidraulica Castrolean

SISTEMAS HIDRÁULICOS I

IV Ciclo

LABORATORIO N°2

MEDICIÓN DE PRESIÓN Y CAUDAL

2013 – I

SISTEMAS HIDRÁULICO IMEDICIÓN DE PRESIÓN Y CAUDAL

Medición De Presión Y Caudal

2.1. Objetivos.

2.1.1. Ensamblar un sistema hidráulico convencional.2.1.2. Realizar mediciones de presión y caudal y analizar los resultados.2.1.3. Verificar los conceptos estáticos y dinámicos en la generación de la

presión.2.1.4. Analizar el comportamiento del caudal en un sistema básico.2.1.5. Diagnosticar fallas en función de los resultados obtenidos.

2.2. Introducción teórica.2.2.1. Presión

El manómetro de Bourdon es el instrumento más importante que se utiliza en oleohidráulica. Nos indica el valor de la presión relativa (sobrepresión) y puede tener comúnmente unidades: bar, psi, kg/cm2, etc. Consta de los siguientes elementos:

1 Carcasa 5 Piñón2 Muelle tubular 6 Aguja3 Palanca 7 Escala4 Segmento de cremallera 8 Estrangulación

Fig. 1

.

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2.2.2. CaudalímetroSon instrumentos que miden el caudal en l/min. o GPM. Se representan:

Fig. 2

Se muestra un caudalímetro de 0... 5 l/min. cuyo principio es la caída de presión en el elemento móvil:

Fig. 3

2.3. PreparaciónEnsamblar el sistema hidráulico propuesto (fig. 4 y fig. 5)Regular la presión de la válvula limitadora de presión a 40 Bar.

2.4. Equipos y Materiales1 Estación hidráulica.1 Cilindro de doble efecto1 Manómetro M11 Caudalímetro1 Válvula limitadora de presión de mando directo.1 Válvula direccional 4/3 de accionamiento manual1 Válvula de estrangulación regulable con checkMangueras con conector rápidoDistribuidor PDistribuidor T

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2.5. Seguridad- Apriete cuidadosamente todos los racores, especialmente de los

manómetros, para no dañar las roscas.- Conecte el grupo de accionamiento únicamente si lo indica el profesor.- Cuide de estar firmemente parado y no derrame aceite.- No trabaje con las manos manchadas de aceite.- Efectúe la localización de averías.- Realizar el armado y desarmado de los circuitos únicamente cuando el

sistema este sin presión.

2.6.Procedimientos - Ensamblar el sistema hidráulico propuesto (Fig. 4) luego (Fig. 5).- Regular la presión de la V. L. de Presión a 40 bar. Una vez regulado

no variar el regulador durante el proceso de toma de datos.- Regular la velocidad de salida del pistón.- Revisar las conexiones que coincidan con el plano hidráulico.- Tomar datos de Presión y Caudal - Observar y anotar cualquier fenómeno que suceda con el equipo ejm.

Temperatura, variación de presión, ruidos, etc.- Desmontaje del circuito

Fig. 4

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Fig. 5

Bar l/min.

Posición Cilindro

M1 M2 M3 M4 M5 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5

Pistón Saliendo

14 7 5 6 3 3.7 2 2.5 1.5 2.4

Pistón tope a fuera

40 38 38 5 2 3.6 4 1 4 0

Pistón entrando

35 12 15 32 7 3.2 0 3 0 5.5

Pistón tope a dentro

12 0 0 0 5 4 0.5 4.5 0 4.1

Pistón detenido a media carrera

10 5 5 5 5 4 0.5 4.1 0 4.1

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2.7. Cuestionario2.7.1. Analizar los resultados de presión.

- Cuando el pistón esta saliendo, ¿Cuanto es la caída de presión en la válvula distribuidora?

La caída de presión será la diferencia entre M1-M2 .Por lo tanto el resultado será 7 bares.

- Cuando el pistón está entrando, ¿Cuánto es la caída de presión en la válvula distribuidora?

La caída de presión en la válvula distribuidora cuando el pistón está entrando, es el resultado de la diferencia de las presiones marcadas en M1 y M4; es decir, la diferencia de 35 y 32 Bar, respectivamente, lo cual me da como resultado 3 bar.

- ¿Porqué la presión M1 es diferente cuando el pistón sale y cuando

el pistón entra?

La presión que registra el manómetro M1 será menor cuando el pistón sale, ya que el área de contacto es menor a que cuando el pistón está entrando, porque este si tiene una mayor área de contacto.

- ¿Cuándo las presiones M1, M2 y M3 deben ser necesariamente igual a 40 bar?

Cuando el pistón se encuentra a tope a fuera, ya que este se encuentra en la misma línea del circuito y no hay caída de presión.

- Cuando el pistón está detenido en posición intermedia, ¿Porqué las presiones M2 y M4 descienden en su valor?

¿Por qué M3 no es igual a M4?

Cuando el pistón se encuentra tope a fuera la presión que registra el manómetro M3 es mucho mayor que M4, ya que casi toda la presión está concentrada a la entrada del pistón.

2.7.2. Analizar los resultados de caudal.

- Se cumple Q1= Q2 + Q4

- Se cumple Q2 = Q3

- Se cumple Q4 = Q5

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- Cuando el pistón esta a tope (a fuera o a dentro) ¿está abierta la válvula limitadora de presión?

Cuando el pistón se encuentra a tope a fuera, la válvula limitadora de presión se comienza a abrir, puesto que la presión se acerca mucho a la presión a la que fue regulada la válvula; es decir, a 40 bar.

2.8. Diagnostico de fallas (explique)

2.8.1. Cuando el pistón esta saliendo- ¿Qué está sucediendo si M1 = 10 bar?

Si M1 es igual a 10 bar quiere decir que en un sector de la manguera (antes del manómetro) hay un paso estrecho, ya que en realidad lo que marcó M1 fue 14 bar y ese problema está ocasionando que una vez que el fluido pase por ese sector exista una caída de presión.

- ¿Qué está sucediendo si M3 = 35 bar?

En realidad M3 marcó 5 bar cuando el pistón estaba saliendo y si hubiera marcado 35 bar, se debería a que la estrangulación estaría prácticamente abierta, dejando pasar el fluido sin ningún obstáculo. Si la estrangulación estuviese ajustada la presión de salida disminuiría.


M5 = Manómetro de retorno a tanque

Si M5 marcara 30 bares, seria a consecuencia de las posibles fallas a mencionar a continuación:

- Sector con paso estrecho en la manguera hidráulica de retorno a tanque

- Manómetro descalibrado o en mal estado- Pistón saliendo a alta velocidad.- No funciona la válvula estranguladora de presión

2.8.2. Cuando el pistón está entrando

- ¿Qué esta sucediendo si M1 = 38 bar?

La lectura en el laboratorio en la posición:

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- Pistón entrando del manómetro fue : 35 bar


- La regulación de la válvula estranguladora estaría calibrada para que el vástago regrese lento o a baja velocidad y así exista una oposición al retorno rápido del vástago.

Observación:

La diferencia entre la medida de M1=38bar y la obtenida en el laboratorio de M1=35 bar no difieren en mucho, este último disminuye en valor debido a las pérdidas de presión presentadas en los elementos o conductos hidráulicos del sistema armado para el proceso experimental. La posible causa de esta diferencia de presión se debería a la velocidad de entrada del vástago afectado por la válvula estranguladora.



- La válvula limitadora de presión estaría regulada ya no a la presión de 40 bar sino a 20 bar

- El retorno del vástago no estaría siendo regulado. Su entrada al ser rápida, haría que el manómetro marque un aumento de la presión de retorno a tanque.



- La válvula estranguladora no estaría funcionando, la presión de empuje para que el pistón regrese estaría siendo la misma q la presión de retorno a tanque esto debido a que la estrangulación estaría abierta, lo cual al ser medido por el manómetro marcaria una presión de retorno alto, contando además que en el sistema real por perdidas de presión la presión a 30 bar, seria aproximadamente, igual a la presión de entrada.

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Observaciones

1. Existió una pequeña dificultad al momento de montar el circuito hidráulico en el módulo, el cual consistió en que algunas mangueras no se podían acoplar a las válvulas y al cilindro, y se perdía tiempo en buscar las manguera apropiadas.

2. La válvula de estrangulamiento y anti retorno en la entrada del cilindro tiene la finalidad de regular la velocidad de salida del vástago respectivo. En el caso que el vástago retorne, el fluido se dirigirá directamente por la válvula check, puesto que por ahí no encontrará algún obstáculo; es decir, la velocidad de entrada del vástago no se regulará. Cabe resaltar que la mencionada válvula es de regulación primaria.

Recomendaciones:

Debemos de estar muy concentrados al momento que se realiza el montaje del circuito hidráulico, puesto que al utilizar varios cables se podrían cometer errores que afectarían el correcto funcionamiento del circuito y no se alcanzarían los resultados esperados. Además, se debe de tener especial cuidado para evitar lesiones.

Usar siempre los implementos de seguridad apropiados para realizar los trabajos, puesto que siempre se corre el riesgo de que salpique el fluido hidráulico. Por ello, se recomienda utilizar siempre las gafas de seguridad, puesto que reducen el riesgo de heridos y exposición al fluido, polvo y residuos. Asimismo, se recomienda el uso de guantes y mameluco, ya que reducen el riesgo de herida y exposición a fluidos a altas temperaturas.

Por otro lado, hay válvulas que sirven de protección como, por ejemplo, la válvula de alivio, la cual se encarga de liberar el fluido cuando la presión interna de un sistema que lo contiene supera el límite establecido. Con ello se evita una explosión o un posible daño en un equipo o tubería por presión excesiva.

Conclusiones:

- Se logró llevar a cabo el montaje de un sistema hidráulico convencional para el accionamiento de un cilindro de doble efecto. El montaje de este sistema contó con la válvula de alivio lo que nos permitió mantener la presión con la que se desea trabajar con motivo de seguridad para evitar roturas o desperfectos en los elementos de trabajo. Recordemos que cuando se regula la válvula limitadora de presión a una cierta presión esta solo tolerará dicha presión de trabajo en el sistema, y de sobrepasar dicha presión la VLP se abrirá de inmediato. Además, el montaje de este circuito nos sirvió para tomar los datos de presión y de caudal en los puntos que se nos solicite y , a partir de esos resultados, realizar nuestros análisis.

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- Cuando se tiene una estrangulación la presión antes de pasar por dicha estrangulación aumentará, pero una vez que pase ese obstáculo habrá una caída de presión. Es por esta razón, que cuando en la manguera hay un sector con paso estrecho lo que se genera es que antes de ese paso la presión aumente y, luego de ese paso, disminuya. Por otro lado, en un estrechamiento o zona de estrangulamiento se logra que aumente la velocidad del flujo. De aquí se puede desprender lo siguiente, que cuanto mayor sea la velocidad del flujo, entonces mayor será la perdida de presión.

- En casos extremos la caída de presión puede hacer que se forme una depresión, en este caso se forman burbujas a causa de aire que se desprende del aceite, dando paso al fenómeno conocido como cavitación, lo cual genera desgaste en los elementos de mando.

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