Primera parte relacionada con eficiencia en bombas o motores hidráulicos (laboratorios). Anexe sus cálculos que justifiquen su respuesta numérica. 1) Un motor hidráulico con 1.79 pulg 3 /rev desplazamiento desplazamiento volumétrico volumétrico está girando a una velocidad velocidad de 804 !" # entrega 340 l$%&pulg de tor'ue a una carga. (l operador 'ue opera el e'uipo nota 'ue la velocidad del motor empieza a disminuir cuando la carga aumenta # la demanda de )or'ue aumenta por por encim encima a de los 340 *$%&p *$%&pulg ulg++ el opera operado dorr 'ue 'ue es curio curioso so toma toma nota nota del del tor'u tor'ue e # veloc velocida idad d ,nicamente # hace una ta$la con los siguientes datos- suma una e%iciencia volumétrica del 91 # e%iciencia mecánica del 93 para el motor.2atalogo de operador del motor.
Torque output (Lbf-pulg) '* ', '.* '+, '00
804
Velocidad (RPM)
Caída de presión en el motor (P!)
+* +. ,' '*/ .
1283 1344 1397 1453 1506
[ ] Rev Min
∗[ ∗[
1 Min 60 Seg
]
∆ P=
"lu#o a tra$%s de la $&l$ula de ali$io (pulg 'seg)
0 3.82 8.17 16.44 24.15
T OUTPUT ∗2∗π C m∗ηmm
1sted como ingeniero ingeniero le e2plica e2plica a este este operador que est& pasando3 pasando3 en forma gr&4ca5 gr&4ca5 6ra4ca 6ra4ca la cur$a cur$a de descarga de la $&l$ula de ali$io5 7 completa la tabla con los datos de ingeniería per8nentes5 (9rgumente con c&lculos matem&8cos sus resultados)
2) Una $om$a de desplazamiento varia$le entrega 1 alones/"in a una presi5n de 1000 !si+ a partir de este momento el %lu6o decae linealmente al aumentar la presi5n+ la e%iciencia volumétrica es de 90. *a $om$a posee un control 'ue permite 'ue cuando aumente la presi5n el %lu6o disminu#e linealmente. Una vez los actuadores se detienen la presi5n máima es de 300 !si. alle la potencia máima del sistema. para el e6ercicio 'ue comienza con :0 galones la respuesta es p;8.0< =
(2. ecta;
y 2 − y 1 x2 − x1
=
Y − y 1 X − x 1
!11000+1 > !:300+0 0 −15 3500 −1000
=
m =−6E-3
;?
0 =( −6E-3 )∗3500 + b b =¿ :1
Hp =
2omo-
Hp=
Q =m ∆ P + b
Q =(−6E-3 )∗∆ P + 21
;? con 300+ 0 ecuacion de la recta
Q∗∆ P *a nueva ecuaci5n de p en %unci5n de ! 1714 ∗ηvb
((−6E-3 )∗∆ P + 21 )∗∆ P 1714∗ ηvb
Derivando e iguando a !ero a e!ua!i"n de Hp en!on#ramo$ a P aa !ua $e en!uen#ra a HPmax 0=
2∗(−6E-3 )∗∆ P 1714∗ηvb
+
21 1714 ∗ηvb
;? Pmax=1750 [Psi]
en ae!ua!ion de a re!#aingre$oe vaor de Pmax para ob#ener eQ
Q=(−6E-3 )∗1750 + 21=10,5 Hpmax=
10,5∗1750 1714
=¿ HPmax =10,72 [ Hp ]
3) *a $om$a hidráulica eroth de e6e 'ue$rado tiene las siguientes medidas %@sicas- Aiámetro de pistones p;17 mm> Aiámetro del rotor cilindro A;70 mm> ángulo desplazamiento varia$le 10 grados hasta :3 grados> B,mero de pistones totales;10 de los cuales uno es central. C otra $om$a hidráulica !arDer de pistones aiales tiene las mismas medidas %@sicas> Aiámetro de pistones p;17 mm> diámetro de rotor cilindro A;17 mm> ángulo desplazamiento varia$le 10 grados hasta :3 grados > n,mero de pistones totales;9 a) alle la variaci5n volumétrica de las dos $om$as- 2$ min # 2$ma "uestre la deducci5n de la ecuaci5n matemática
b) 2ompare las dos capacidades 'ue puede decir ellasE
) 1na bomba de pistones a2iales Vic:er (laboratorio) de despla;amiento $ariable3 es operada a <=>+** RPM3 con el &ngulo de placa a#ustado a g rados5 e conoce por placa de fabricante que el Cb=5,. pulg'Re$ m&2imo es para un &ngulo de >0 grados5 Las pruebas en el laboratorio se ?icieron a /,** Psi @ la p%rdida de Au#o por drena#e son de 5/, pulg 's (que fueron medidas por un Au#ómetro)5 9suma que Blea:=5/, pulg 's es constante (usualmente en bombas de pistones a2iales se man8ene rela8$amente constante a pesar de la $ariación de despla;amiento)5 La presión en la carcasa de la bomba fue medida en ,* Psi5 a) alle la e4ciencia $olum%trica para los despla;amientos aD E3 .5+E3 >,5E @ >0E5 Mantenga constante los dem&s factoresD <=>+** RPM @ FGLT9P=/,** Psi5 9suma que la fricción3 incrementa la potencia5 7 esta potencia se incrementa en forma lineal con respecto al incremento del despla;amiento3 siguiendo la siguiente ecuaciónD PoHer fricción=>5.I(*5**.)Cb JpK @ Cb Jpulg'Re$K "a$or llenar la tabla siguiente3 manteniendo las unidades solicitadas con sus c&lculos obtenidosD
Angulo de placa (grados) 4 7.8 15.4 19
Desplazamieno (pulg3!"e#) *50/+ >5+>. '5, 5,. Cb=13.27*Tan(ϴ)
$lu%o &e'rico (pulg3!in) >.* '/.*5 ,.* ++/ Qteo=Cb*N
lea/4.2560 255 in3!in Cb=CTGTan(N) 5,.=CTGTan(>0)CTG=>'5/.
*ciencia +olum,rica (-) +5. 0/5/ 05> 0.5>
ηvo =
Q#eo − Q#e
b) Calcule la e4ciencia global de la Oomba3 para los mismos despla;amientos obtenidos anteriormente5 Presente sus resultados en la siguiente tabla5
Angulo de placa (grados ) 4 7.8 15.4 19
Desplazamieno (pulg3!"e#)
oencia nrada (p)
oencia enregada (p)
*ciencia loal(-)
*50/+ >5+>. '5, 5,. Cb=13.27*Tan(ϴ )
>/5. //5+> 5>' ++5.
>*5, /*5, >5+ ,,5./
+5,/ 0*5,' 0'500 /5+/
¿ Q #eo∗(∆ P + P!ar!a& en#rada=¿ 1714∗231 Po# ¿
en#regada =¿
Q#eo 171
Po# en#reg η#' = Po# en#ra
Po# ¿
1.676+0.0407*Cb)
,) 1n sistema ?idr&ulico 8ene una bomba con Cb=/5 pulg're$ conducida a >.'* RPM5 La presión media es de 0'* Psi5 e es8ma que el sistema ?idr&ulico es , e4ciente5 Gl coe4ciente global de transferencia del depósito es de 1=, OT1pies/-?-"5 e desea que la temperatura del aceite no e2ceda los > * grados "5 La temperatura ambiente es de 0, grados "5 i se asume que solo la mitad del calor generado es disipado a tra$%s de las $&l$ulas3 mangueras3 racores3 4ltros3 actuadores @ otros componentes3 Cu&l es el tamaQo del depósito (9RG9 uper4cial) para disipar el calor restante5 J> P = /,. OT1?K
6. n conrol de poencia consane para oma de pisones de e%e :uerado; a. permite que para !ncrementos de carga3 el Au#o aumentan compensando para mantener la potencia del sistema ($A<=>)5 . Las T lo usan3 para cargas $ariables donde se requieren mantener controlada la potencia de unidad motri;5 (+"DAD">)5 c.
dos resortes son usados para reproducir potencia constante (+"DAD">)5
7. en oma de desplazamieno #ariale ? &=; a. Gl compensador de presión permite regular el Au#o de acuerdo a los requerimientos de carga (+"DAD"A)5 . La e4ciencia global de una T oscila entre +, @ 0* ( $A<=>)5 c.
Gl compensador puede ser colocado tanto a la bomba como al motor $ariable (+"DAD"> )5
d. Oomba con compensador de presión puede ?acer re$ersible el sen8do de giro del e#e sin afectar su funcionamiento ($A<=> )5 8. una &= oma #ariale con accionamieno mec@nico ? #arios moores *%os de igual m(desplazamieno #olum,rico) en arreglo en paralelo con una sola #@l#ula de ali#io en un circuio aiero. =e puede a*rmar lo siguiene; a. La suma algebraica de los diferenciales de presión de los motores es proporcional al diferencial de presión que entrega la bomba ($A<=> )5 . Cada motor suministra indi$idualmente el correspondiente torque impuesto por la carga para mantener el mo$imiento de todo el sistema ($A<=> )5 c.
i las cargas asociadas con los motores son diferentes3 entonces las $elocidades son diferentes @ proporcionales al torque requerido ($A<=>)5
d. Con la suma algebraica de los torque de carga de cada motor3 se determina la potencia a suministrar de la bomba (+"DAD">)5 9. l uso de un arreglo de moores en serie es para; a. Para que en una aplicación de equipo mó$il3 por e#emplo un $e?ículo cargador obtenga ma@or $elocidad durante el ascenso ($A<=> )5 . Bue la e4ciencia de arranque es ma@or que la de frenado pero me nor que la e4ciencia nominal de traba#o en r%gimen ($A<=> )5 c.
Bue la e4ciencia de frenado es ma@or que la de r%gimen (+"DAD">)5
10. na &= oma #ariale ? moor #ariale. =e puede a*rmar lo siguiene; a. Gl m&2imo torque permi8do esta comandado por la capacidad de presión M&2ima de la bomba ?idr&ulica ($A<=>)5 . Gs posible seleccionar un motor ?idr&ulico con un Cm igual a la mitad del Cb de la bomba para un mismo rango de $elocidades (+"DAD"> )5 c.
Gn termino de rango de $elocidades3 esta con4guración requiere igual Au#o que la de T bomba $ariable @ motor 4#o ($A<=> )5
11. n moores de pisones de desplazamieno #arialeB se puede a*rmar lo siguiene; a. Gl compensador de presión se instala en las bombas @ no en el motor ( $A<=>)5 . u $elocidad de rotación disminu@e cuando el &ngulo oscilante de la placa aumenta (+"DAD">)5 c.
Gl sen8do de giro depende de la posición rela8$a de la placa oscilante ( +"DAD"> )5
12.
)5 . Gl Au#o que mane#a depende de los di&metros de los puertos ( $A<=>)5 c.
Permiten alcan;ar $elocidades m&2imas ?asta de '/** RPM (+"DAD">)5
d. Feben tener drena#e e2terno para ali$iar presiones pico e ntre dientes de los engrana#es ($A<=>)5 e. Conducen el Auido entre los dientes de platos de bronce de la carca;a (+"DAD">)5 13. ara omas de paleas inerna de alo rendimieno serie +; a. e recomienda una $elocidad minima de ** RPM (+"DAD">)5 . La presión m&2ima permi8da en el puerto de succion no debe e2ceder /* psi manom%trica ($A<=>)5 c.
La presión de $acio en el puerto de succion no debe e2ceder de , de g ($A<=>)5
d. La con4guración VB permite siempre presión deba#o de la paleta interna3 reduciendo los esfuer;os sobre la pista (+"DAD">)5 e. La posición de sus puertos es siempre 4#a3 no se puede intercambiar ($A<=>)5 14. en una oma de pisones aCiales con reerencia a in#erEr el senEdo de giro; a. permite que para incrementos de carga3 el Au#o aumenta compensando para mantener la potencia al sistema S (falso)5 . las T lo usan3 para cargas $ariables donde se requiere mantener controlada la potencia de la unidad motri;5 ($erdadero)5 c. dos resortes son usados para reproducir potencia constante ($erdadero)
>*5 una bomba de engrana#es ?a sido diseQada para despla;ar /* cm're$5 Cuando la bomba opera a > MPa3 la e4ciencia del torque es medida @ como resultado es 0/5 Cual es torque de entrada a la bombaU
>/5 1na bomba ?idraulica 8ene un despla;amiento de >5* pulg're$ @ gira a $elocidad de >+**RPM3 se mide el Au#o de drena#e e2terno de la bomba @ es de >5/ 6PM por cada >*** P!5 a) ?allar la e4ciencia $olumetrica para cuando el diferencial de presion en la bomba es de >*** P! @ de /*** P! b) determine a cual presion la e4ciencia es cero
>' en el laboratorio los siguientes datos e2perimentales ?an sido tomadosD Presion de descarga es '*** Psi3 a la rata de Au#o es /*3' 6PM3 la $elocidad de entrada a la bomba es de >+** RPM @ el torque de entrada en el e#e de bomba es de >'+/ Lbf- pulg5 abiendo que el despla;amiento $olum%trico es de /3., pulg're$5
alle la e4ciencia promedio global de bomba3 e4ciencia $olum%trica @ e4ciencia mec&nica (torque) de la bomba en cues8ón
>5 1na bomba a2ial de pistones usa + pistones con un ma2imo angulo de placa desli;ante de =/> grados5 Gl pitc? radio es de r=/3,, cms(radio del barril cilindro) @ el di&metro de cada piston es de >3 cms5 Calcule el despla;amiento $olum%trico por re$olución de esta bomba5 Cual es el Au#o promedio @ la amplitud del ri;ado de Au#o para esta bomba3 asumiendo que la $elocidad de rotación de la bomba es de >+** RPM5 Cual es la ganancia de la bomba 6p a esta $elocidad de operación5 WXWD la calculadora debe estar en rad para ?acer estos c&lculos
>,5 1na bomba a2ial de pistones usa . pistones con un ma2imo angulo de placa desli;ante de =/> grados5 Gl pitc? radio es de r=/3,* cms(radio del barril cilindro) @ el di&metro de cada piston es de >3, cms5 Calcule el despla;amiento $olum%trico por re$olución de esta bomba5 Cual es el Au#o promedio @ la amplitud del ri;ado de Au#o para esta bomba3 asumiendo que la $elocidad de rotación de la bomba es de >+** RPM5 Cual es la ganancia de la bomba 6p a esta $elocidad de operación5 WXWD la calculadora debe estar en rad para ?acer estos c&lculos
>5 que conclusiones ob8ene de estos resultados e2perimentales reali;ados5 1se un gra4co para e2plicar esta conclusion
17. *a siguiente hidrotransmision $om$a varia$le con control manual # motor %i6o+ se utiliza para mover una carga inercial de momento de inercia F;800 l$GpulGseg : # un tor'ue de tra$a6o esta$le de 00 l$%&pulg. a (l tiempo medido de arran'ue es de 10 segundos+ $ la velocidad de régimen es B m ; <00 !" motor # c la velocidad del motor eléctrico 'ue acciona la $om$a hidráulica es de B$;1800 !".
*a$oratorio de $om$a motora ra%i'ue en una misma %igura los siguientes @tems)or'ue+ presi5n+ potencia Hs tiempo # B !" con todos sus valores calculados # representados en las curvas de la #drotransmision. I). Aiagrama completo. $ alle 2$ # 2m adecuados # 5ptimos para esta I).
18 un e'uipo hidráulico se diseJa para tra$a6ar en una ciudad costera tropical- este e'uipo es enviado a una ciudad con elevada altitud comparativamente con la ciudad costera+ donde se cree 'ue esta cavitando. Un vacuometro indica pulgadas de g tal como se registro en la ciudad costera. (l catalogo recomienda un vac@o máimo de < pulgadas de g. Heri%i'ue el resultado del e'uipo. Ii está tra$a6ando en $uenas condiciones o no. Kar5metro en ciudad costera ; 30 pulg de g Kar5metro en la ciudad con altitud elevada ; :4+ pulg de g
19 mismo punto 'ue le n,mero :+ con di%erentes datos :0. 2U"U*AL(I (l circuito hidráulico tiene las siguientes caracter@sticas %@sicas- Aiametro interno del cilindro;00mm+ carrera del cilindro hidrauic; 4:0mm e'uerida velocidad de accionamiento del cilindro;0+7 m/seg "aima presi5n de tra$a6o ; :0 MDg%/cmN:O presi5n manometrica "inima presi5n de tra$a6o ; 170 MDg%/cmN:O presi5n manometrica *a $om$a hidráulica esta acoplada a un motor eléctrico 'ue gira a 170 !". Ie sa$e 'ue la rigidez del aceite isotérmico es 4(&< MpluN:/l$%O o +<8(& McmN:/Dg%O. Plu6o de descarga de la $om$a hidráulica ; 10 M*/minO
suma una e%iciencia para el acumulador del 8 alle el volumen del gas re'uerido por el acumulador. Ielecione el o los acumuladres seg,n ta$la
(QR)LISSS
