Presentación explicativa de una aplicación de los movimientos combinados de un cilindro oleohidráulico y un enlace a un Libro de Excel para cálculos.

1. Integración de Movimientos de un Cilindro diferencial [ SR, SN,
PT, y E ]
Aplicación práctica a un cilindro de movimientos simples
-SALIDA RÁPIDA [ SR ]
-SALIDA NORMAL [ SN ]
-PARADA TEMPORAL [ PT ]
-ENTRADA CON ACUMULADOR [ E A ]
-ENTRADA NORMAL [ EN ]

2. Integración de Movimientos de un Cilindro diferencial [ SR, SN,
PT, y E ]
Enunciado general del caso
El cilindro diferencial [A] debe realizar
ciclos completos bajo control manual
de dos pulsadores: (S) para iniciar el
movimiento de Salida y (R) el de
Retroceso, con un captador de
posición FC1 para detectar el inicio de
salida y otro FC2 para detectar el final
del movimiento de salida.
Dejará la Salida Rápida y comenzará
una Salida Normal al topar con
cilindro buzo [B] (en posición
avanzada) y arrastrarlo realizando un
apriete entre bloques que mantendrá
tras la Salida, durante el periodo de
Parada Temporal PT.
Pasado un tiempo en la posición de la PT con el apriete
mantenido por un acumulador, un temporizador dará la orden
de Retroceso. Aunque, en cualquier momento, el operario
podrá dar la orden de Retroceso mediante el pulsador (R)
Los bloques van guiados y la conexión cilindro/bloque es
articulada, estando los cilindros totalmente anclados.

3. Integración de Movimientos de un Cilindro diferencial [ SR, SN,
PT, y E ]
Enunciado general del caso
La carga durante la Salida
Rápida es:
LSR= 20.000 N
La carga de apriete entre los
bloques es:
LPT= 120.000 N
La carga durante el
movimiento de Entrada
Normal es:
LE= 20.000 N
La carrera durante la Salida
Rápida es de 700 mm.
Siendo también 700 mm. el
arrastre del cilindro [B]
mediante la Salida Normal.
La carrera total del cilindro es
de 1500 mm. quedando aún
50 mm. por cada extremo.
Nota: La carga durante la Entrada con Acumulador llega a ser
negativa para el cilindro [A] al arrastrarlo el [B].

4. Integración de Movimientos de un Cilindro diferencial [ SR, SN,
PT, y E ]
Movimiento de Salida Rápida
Al excitar la bobina Y1 se
establece un circuito
regenerativo en el cilindro [A]
Provocando una Salida
Rápida al actuar el caudal de
la bomba únicamente sobre
la sección del vástago [SVA]y
el regenerativo sobre el resto
de la sección [S0A]
Y1

5. Integración de Movimientos de un Cilindro diferencial [ SR, SN,
PT, y E ]
Movimiento de Salida Normal
Al topar el cilindro [A] con el
cilindro [B] sube la presión
como consecuencia de la
subida de la carga y se pilota
la válvula de descarga VD que
se abre a tanque.
Con lo que se deshace el
circuito regenerativo, la salida
se hace normal y trabaja ya el
caudal de la bomba sobre toda
la sección [S0A]
Desde que el cilindro [A] topa
con el cilindro B, éste, en su
entrada, está cargando el
acumulador que luego se
descargará en la primera parte
de la entrada o Entrada con
Acumulador.
Y1
VD
Antes de topar con FC2 entra en funcionamiento la
amortiguación del cilindro [A] provocando una
corta apertura de la válvula de seguridad VS que
precarga la cámara llena del mismo [S ].
VS

6. Integración de Movimientos de un Cilindro diferencial [ SR, SN,
PT, y E ]
Movimiento de Espera tras la Salida
Al desexcitarse la bobina Y1
queda todo en descarga con la
cámara llena del cilindro
precargada de presión y
retenida por la válvula de
frenado VF que ejerce su
bloqueo, mientras el
acumulador mantiene la fuerza
de apriete entre los bloques
durante el periodo de tiempo
que controla el temporizador
T0(TON) del tipo de retardo a la
conexión, y, al cabo del tiempo
programado, se activa el bit
asociado T0(Q).
Aconteciendo entonces la
excitación de la bobina Y2
Y1
VF

7. Integración de Movimientos de un Cilindro diferencial [ SR, SN,
PT, y E ]
Movimiento de Entrada con Acumulador del cilindro B
Al excitarse la bobina Y2 el
bloqueo de la válvula VF se
abre y comienza a trabajar
como válvula de frenado para
que en su pilotaje haya
siempre una mínima presión
de pilotaje a pesar de la
expansión del acumulador que
empuja a través del cilindro [B]
como esfuerzo negativo del
cilindro [A], manteniendo el
cierre contra la cámara llena
del cilindro [A] [S0A] que está
sometida a la presión
resistente pertinente.
Lográndose asi mantener el
mínimo empuje desde la
bomba en la cámara anular,
siendo por tanto la velocidad
de entrada, en estos
momentos, la establecida por
el caudal de la bomba sobre
dicha sección anular [S1A].
Y2
VF

8. Integración de Movimientos de un Cilindro diferencial [ SR, SN,
PT, y E ]
Movimiento de Entrada Normal
El cilindro [B] queda detenido
al llegar a su final,
originándose la apertura de los
bloques, hasta su total
apertura al al accionarse el
final de carrera FC1.
La válvula de frenado VF ya no
frena tanto como tal, al subir la
presión en la cámara [S1A] y
con ello su pilotaje.
La velocidad de entrada sigue
siendo la misma: la
establecida por el caudal de la
bomba sobre dicha sección
anular [S1A].
Y2
VF
Al entrar en funcionamiento la amortiguación del cilindro
[A] al entrar: o bien se abre la válvula de descarga VD, o
se desvía caudal hacia el acumulador o ambas cosas
hasta que se active el presostato PS1 y esté accionado
también el final de carrera FC1, momento en que se
desactiva Y2 y se da por terminado el ciclo.

9. Integración de Movimientos de un Cilindro diferencial [ SR, SN,
PT, y E ]
Ecuaciones lógicas básicas del funcionamiento
(Q)
0IN)-(TON
(TON)
(Q)0(R)
20(S)
(Q)1(R)
1211(S)
11012
011
T0
salidadebitalasociado
KT0
conexiónlaaRetardo
ORTEMPORIZAD
RT0K
FCK
RT0K
PSFCFCRSK
MEMORIAS
)PSFC(KKY
KKY
BOBINAS
=
+=
=
+=
⋅⋅⋅=
+⋅⋅=
⋅=
⋅

10. Integración de Movimientos de un Cilindro diferencial [ SR, SN,
PT, y E ]
Dimensionado del cilindro
INTEGRACIÓN DE LOS MOVIMIENTOS DE UN CILINDRO
Usando «el libro de excel» que podrán
descargar en este enlace:
Yendo a su Hoja de Cálculo:
DIMENSIONES
Se introducen en ella las condiciones
de funcionamiento del cilindro [A].
Lo cual da como resultado:

11. Integración de Movimientos de un Cilindro diferencial [ SR, SN,
PT, y E ]
Dimensionado del cilindro - Dimensiones
Introducidos los datos en las celdas amarillas
Nos da como resultado estas dimensiones del cilindro, en donde
se buscó a posta la ϕ = 1,96 como la más cercana a 2. Para ello
utilizamos la introducción de valores de presión máxima estimada
y/o de valores del coeficiente de seguridad del vástago.

12. Integración de Movimientos de un Cilindro diferencial [ SR, SN,
PT, y E ]
Rendimientos mecánicos
La Hoja nos propone unos rendimientos en las celdas verdes que debemos introducir en las celdas amarillas, salvo de que
dispongamos de los rendimientos mecánicos concretos del cilindro.
El resultado es que obtendremos la presión de las fuerzas de rozamiento de las juntas que, sumada a la presión de la
carga, nos dará como resultado una presión aproximada a falta de añadirle la presión de la contrapresión y las
pérdidas de carga.

13. Integración de Movimientos de un Cilindro diferencial [ SR, SN,
PT, y E ]
Rendimientos mecánicos
Introducidos los rendimientos
que nos aconsejan
Rendimientos aconsejados
Obtenemos las presiones aproximadas

14. Integración de Movimientos de un Cilindro diferencial [ SR, SN,
PT, y E ]
Con los rendimientos mecánicos
introducidos,así como con las
secciones calculadas, determinamos
la presión de la carga y la presión del
rozamiento de las juntas del cilindro,
para obtener, sumándolas, la presión
aproximada, de la que a su vez
depende el rendimiento mecánico que
se aconseja.
De esta forma ya hemos avanzado un
nuevo paso.
Rendimientos mecánicos
961878P
2467239P
981781P
PPP
ENTRADAAPROXIMADA
NORMALSALIDAAPROXIMADA
RÁPIDASALIDAAPROXIMADA
ROZAMIENTOCARGALADEAPROXIMADA
=+=
=+=
=+=
+=

15. Integración de Movimientos de un Cilindro diferencial [ SR, SN,
PT, y E ]
Bomba impulsora
minutoporesRevolucionn
revoluciónporVolumenV
1000
nV
Q
0
0
BOMBA
=
=
⋅
=
El caudal de una bomba depende de su
cilindrada o tamaño nominal y del numero de
revoluciones por minuto del motor
Pierde, por tanto, un caudal de fuga qf que
emplea en lubricar sus mecanismos reduciendo
sus rozamientos mecánicos.
Toda bomba tiene un Rendimiento volumétrico y
un Rendimiento mecánico.
bvut
ovolumétric
QRQ
R
⋅=
m
b
m
mecánico
R
W
W
R
=

16. Integración de Movimientos de un Cilindro diferencial [ SR, SN,
PT, y E ]
Bomba impulsora
1 - Se introducen las velocidades
deseadas
2 - Se indica la cilindrada necesaria

17. Integración de Movimientos de un Cilindro diferencial [ SR, SN,
PT, y E ]
Bomba impulsora
Consultado un catálogo de bombas
encontramos una de engranajes con dentado
externo de una cilindrada de 23,4 con un
rendimiento volumétrico de 0.94 y un
rendimiento mecánico de 0,92
Introducimos los datos en la hoja de cálculo:
BOMBA IMPULSORA
Y obtenemos los resultados de las velocidades
de los movimientos de salida:

18. Integración de Movimientos de un Cilindro diferencial [ SR, SN,
PT, y E ]
Bomba impulsora
3 - Se introducen los datos de la bomba escogida por catálogo
incluidos los rendimientos mecánico y volumétrico o se estiman
4 - Se calculan las velocidades de salida establecidas por la
bomba

19. Integración de Movimientos de un Cilindro diferencial [ SR, SN,
PT, y E ]
Velocidades y tiempos
Pasamos entonces a una una nueva hoja
de cálculo denominada:
VELOCIDADES & TIEMPOS.
E introducimos los tiempos de espera:
Que en este caso son de un tiempo de
espera tras la Salida Normal de = 30 s.
Y un tiempo de espera al terminar el ciclo
tras la entrada de = 120 s.
(aproximadamente)
Ya que los otros tiempos del ciclo, así
como sus velocidades y los caudales que
generan de retorno, nos son calculados por
la Hoja:
v
tramo
t
S6
Q
v
=
⋅
=

20. Integración de Movimientos de un Cilindro diferencial [ SR, SN,
PT, y E ]
Velocidades & Tiempos
Obtenemos las velocidades y los tiempos de cada movimiento del ciclo
Introducimos los tiempos de espera tras los movimientos del cilindro
Y el tiempo
total de ciclo

21. Integración de Movimientos de un Cilindro diferencial [ SR, SN,
PT, y E ]
Vamos entonces a la Hoja de Cálculo:
DIÁMETROS TUBERÍAS
Donde introducimos los valores de la
densidad y la viscosidad del aceite
que vamos a utilizar.
En nuestro caso un Ester-fosfato que,
a 50ºC tiene:
δ = 1,1 Kgr/dm3
y ν = 0,38 st.
Introducimos a continuación las
velocidades de circulación por tubería,
siendo las aconsejadas:
-Aspiración = 0,5 m/s
-Drenajes = 1 m/s
-Retorno = 2 m/s
-Utilización 0 = 4 m/s
-Utilización 1 = 6 m/s
-Impulsión = 8 m/s
TuberíasDiámetros de tuberías

22. Integración de Movimientos de un Cilindro diferencial [ SR, SN,
PT, y E ]
Velocidades deseadas, que deberán ser crecientes de retorno a impulsión
Se introducen los datos del aceite Coeficiente de seguridad para el espesor
Diámetros de tuberías

23. Integración de Movimientos de un Cilindro diferencial [ SR, SN,
PT, y E ]
Diametros tuberías y
dimensiones según tubos de
acero sin soldadura
Las tuberías de ASPIRACIÓN
y
RETORNO A TANQUE
pueden ser, dada su baja
presión, de tubo de nylon
(poliamida)
En caso de problemas, como
es obvio, se irá a una mayor
resistencia cambiando a
hierro galvanizado o acero.
Diámetros de tuberías

24. Integración de Movimientos de un Cilindro diferencial [ SR, SN,
PT, y E ]
Tramos de tubería
UTILIZACIÓN ( 0 )
IMPULSIÓN
UTILIZACIÓN ( 1 )
RETORNO A TANQUE

25. Integración de Movimientos de un Cilindro diferencial [ SR, SN,
PT, y E ]
Tránsitos en el distribuidor
A
P
B
T
DISTRIBUCIÓN

26. Integración de Movimientos de un Cilindro diferencial [ SR, SN,
PT, y E ]
Tramos de tubería
Se introducen los datos de las longitudes de
los tramos
Los codos, las curvas y el racordaje en general se incluyen como
longitud equivalente.
Como en este caso tenemos SALIDA RÁPIDA, y por tanto sistema regenerativo,.seguimos las
flechas y estimamos el tramo regenerativo

27. Integración de Movimientos de un Cilindro diferencial [ SR, SN,
PT, y E ]
Tramos de tubería
Se introducen los datos de las longitudes de
los tramos del regenerativo

28. Integración de Movimientos de un Cilindro diferencial [ SR, SN,
PT, y E ]
Perdidas de carga
Se selecciona un electro distribuidor
según sus límites de potencia
teniendo en cuenta el máximo
caudal que va a pasar por él.
En nuestro caso: 66,44 l/m
Por eso escogemos un TN 10, pues
de otro modo tendríamos problemas
con los límites de potencia de
conmutación.

29. Integración de Movimientos de un Cilindro diferencial [ SR, SN,
PT, y E ]
Perdidas de carga
Se introducen los datos de las perdidas de carga del
distribuidor según las curva del fabricante en los tránsitos
Se calcula el
% de las perdidas
de TUBERIAS y
% de las perdidas
de DISTRIBUIDOR.
La suma de ambos
porcentajes es el
PORCENTAJE
TOTAL
y debe estar entre
el 5% y el 10%
para ser aceptable.
Por debajo del 5%
es excelente
Pero si es
ligeramente superior
al 10% tan sólo es
tolerable

30. Integración de Movimientos de un Cilindro diferencial [ SR, SN,
PT, y E ]
TuberíasPresiones de los movimientos
Ahora ya estamos en disposición de
poder calcular las presiones de los
movimientos del ciclo de este
cilindro.
Para ello vamos a la hoja de
PRESIONES & MOVIMIENTOS
Y en ella ya se calculan todas las
presiones. En:
- Salida Rápida
- Salida Normal
- Espera
-Entrada con Acumulador
-Entrada Normal
- Fin de ciclo y Reposo

31. Integración de Movimientos de un Cilindro diferencial [ SR, SN,
PT, y E ]
TuberíasPresiones de los movimientos
Presiones determinadas como la suma de:
Presión de la carga + Presión del rozamiento + Perdidas de carga

32. Integración de Movimientos de un Cilindro diferencial [ SR, SN,
PT, y E ]
Potencias y rendimiento total
PRESIÓN MANOMÉTRICA
MEDIA
RENDIMIENTO DEL
SISTEMA
POTENCIA DE NECESIDADES
MEDIA
POTENCIA PERDIDA
VOLUMÉTRICAMENTEPOTENCIA PERDIDA
MECÁNICAMENTE
POTENCIA MOTRIZ
MEDIA
Nos queda, por último, hacer un análisis del comportamiento
del sistema y determinar su rendimiento global

33. Integración de Movimientos de un Cilindro diferencial [ SR, SN,
PT, y E ]
Potencias y rendimiento total
Determinando el rendimiento total, tras desglosarlo en la forma de rendimiento volumétrico y
rendimiento mecánico, este último consecuencia del cilindro y de la bomba.

34. Integración de Movimientos de un Cilindro diferencial [ SR, SN,
PT, y E ]
OLEOHIDRÁULICA INDUSTRIAL en facebook
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