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8/18/2019 Calculo de Bomba de Sistema Hidraulico

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UNIVERSIDAD AUTÓNOMA CHAPINGO

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA MECÁNICA AGRÍCOLA

Hidráulica y neumática

Cálculo de la potencia de una bomba de un sistemade levante hidráulico de un tractor

PROFESOR: Luciano Pérez Sobrevilla

Presenta:

Martnez !illanueva Emanuel

6° “1”

Chapin"o# Edo de Me$% &unio de '()*


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SISTEMA HIDRÁULICO DE LEVANTE DEL TRACTOR

I. Nombre de los om!o"e"#es del s$s#em%

En la ho+a ane$ada se muestra el sistema hidráulico ,con n-meros. / acontinuaci0n se enumeran las partes 1ue lo componen +unto con sus nombres%

)% 2ep0sito de aceite%'% Lnea de alimentaci0n o succi0n de la bomba%3% 4omba de pistones de caudal variable%*% !álvula de sobrecar"a%5% !álvula de descar"a automática%6% Lnea de presi0n para parar el 7uncionamiento de la bomba%8% Lnea de alta presi0n%9% Lneas de retorno de aceite hacia el dep0sito%% !álvula de control del cilindro de simple acci0n% Está en un sistema de

control automático de pro7undidad del e1uipo 1ue va montado al tractor#mediante el en"anche en tres puntos%

)(%!álvula de control del cilindro de doble acci0n%))%!álvula de control del cilindro de simple acci0n%

)'%!álvula de control de un cilindro de doble acci0n# con posici0n ;otante%)3%Cilindro de doble acci0n# de control remoto# con dispositivo para a+ustarla lon"itud de la carrera%

)*%Cone$i0n para 7renos hidráulicos%)5%Cone$i0n para la direcci0n hidráulica%)6%Cone$i0n para otros accesorios hidráulicos%

II. &'"$o"%m$e"#o de %d% om!o"e"#e

< continuaci0n se describe el 7uncionamiento de cada componente del sistemahidráulico de levante del tractor%

• De!(s$#o de %e$#e. Es el lu"ar donde se almacena el aceite 1ue esutilizado en el sistema hidráulico%

• )omb% *$dr+'l$%. La bomba produce un ;u+o o corriente de aceite#entre"ando un caudal / desplazando el aceite del dep0sito hacia losdi7erentes cilindros o motores hidráulicos# por el caudal 1ue entre"a# lasbombas se dividen en bombas de caudal =+o / bombas de caudalvariable% Las primeras son usadas en sistemas abiertos> las ultimas# ensistemas cerrados%


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• L% ,+l,'l% de sobre%r-%. !a montada en la lnea de alta presi0n dela bomba% Sirve para evitar sobrepresi0n en el sistema% ?ormalmenteestá cerrada / en caso 1ue la presi0n sobrepase su lmite# la válvula seabre contra la 7uerza del resorte / el aceite escapará por la lnea deretorno al dep0sito% Mediante el a+uste de la presi0n del resorte# se

determina la presi0n má$ima de operaci0n del sistema%• L% ,+l,'l% de des%r-% %'#om+#$%. Está i"ualmente montada en la

lnea de alta presi0n de la bomba% Sirve para conectar la salida de labomba con la lnea de retorno# en caso 1ue las válvulas de control esténcerradas# / para conectar la bomba con la lnea de consumidores almomento 1ue el operador abra una o más de las válvulas de control%

• V+l,'l%s de o"#rol de los $l$"dros *$dr+'l$os. Cada tipo decilindro re1uiere su propia válvula de control manual% La válvula decontrol de cilindros de doble acci0n con posici0n ;otante traba+a concuatro posiciones 1ue son: ). Posici0n en la cual la biela se mueve enuna direcci0n% '. Posici0n =+a% 3. Posici0n en la cual la biela se mueve en

la otra direcci0n% *. Posici0n ;otante con las dos lneas interconectadashacia el cilindro# permitiendo al pist0n moverse libremente%• C$l$"dros *$dr+'l$os. E$isten cilindros de simple acci0n# cilindros de

doble acci0n / cilindros de doble acci0n con control de posici0n%

III. &'"$o"%m$e"#o del s$s#em% *$dr+'l$o

El sistema hidráulico consiste en una bomba ,3. 1ue succiona el aceite de undep0sito ,). / lo impulsa a través de tubos hacia la válvula de sobrecar"a ,*.%2espués pasa a la válvula de descar"a automática ,5.# el aceite es conducidopor la lnea de alta presi0n hacia la válvula de control de cilindro de simpleacci0n ,. / =nalmente a un motor hidráulico ,cilindro


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IV. L%s

m%"-'er%s '#$l$%d%s e" el s$s#em% *$dr+'l$o % %"%l$%r so" de%l#% !res$(".

V. /%r% el s$s#em% *$dr+'l$o mos#r%do %l'l%s l% !o#e"$%

re0'er$d% !%r% le,%"#%r '"% m%s% de 233 4-. L% ,elo$d%d del!$s#(" A es de 5 ms7 el d$+me#ro del !$s#(" es de 6 m7 l%%rrer% del !$s#(" es de 13 m. Co"s$der%r '"% lo"-$#'d!romed$o de m%"-'er%s de 8 m. o"s$dere '"% e9$e"$% de :; .37 =l>1.37 E>3.3; mm7 de"s$d%d rel%#$,%>3.:;7,$sos$d%d $"em+#$%> 13?;ms7 D>3.31;m. % o"#$"'%$(" sem'es#r% el d$%-r%m% '"$9l%r de l% !%r#e del s$s#em% *$dr+'l$o %%"%l$%r.


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Sol'$("@

Pb@P4A

n@PbBPm

Pm@PbBn

Ph@ ro"h4@Pb

2onde:

Pb: presi0n de la bomba

Pm: potencia mecánica

h4: altura de la bomba

Ph: presi0n hidráulica


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2e la ecuaci0n practica de 4ernoulli

hB=(h2−h1 )+v2

2−v2

1

2 g +

P2− P1

ρg +h p

Se considera el sistema como una lnea ,de manera recta# lineal sin cambios dealtura h.# sin contar los codos% 2e tal manera 1ue h'Dh)@(% ambién como lavelocidad es mu/ pe1uea en el dep0sito se toma i"ual a (% Por -ltimo lapresi0n ) es i"ual a (%

Por lo tanto:

hB= P

2

ρg+h p

rans7ormamos los '9(( G" a ?eHton multiplicando por "# por lo tantoP'@'8*69 ?% ambién multiplicamos la densidad relativa por la densidad del

a"ua# entonces se tiene 1ue la densidad es de 95( G"Bm3%

Entonces# sustitu/endo:

hB=

27468 N

( π ∗0.062

4 )850∗9.81

+h p; hB=1165.05+h p

Iaciendo el cálculo para la lnea de 3 metros 1ue se tiene:

h pr= λ l Dv2

2 g

Calculando la velocidad:

v=Q

A=

A∗v

A =

del pistón

transversal de la manguera=

( π ∗0.062

4 ) (0.04 )π ∗0.015

2

4

=0.64 m /s

Calculando el n-mero de Re/nolds

ℜ=v∗ D

ν =

(0.64 ) (0.015 )

10−5

=960=9.6 x102

Calculando el cociente EB2:


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ε

D=

0.05∗10−3

0.015=3.3∗10

−3

2el dia"rama de Mood/# con el valor del n-mero de Re/nolds / el cálculo deEB2# se tiene 1ue:

λ=0.07

Sustitu/endo en la ecuaci0n hpr:

h pr=(0.07 )( 20.015 )( 0.642

2∗9.81 )=0.19Calculando las pérdidas por accesorios:

h pl= K lv2

2g

=(1.0 )

( 0.64

2

2∗9.81

)=0.020

h pv= K vv2

2g=(2.0 )( 0.64

2

2∗9.81 )=0.042Como son tres válvulas# se multiplica por 3 / se suma la perdida por la lnea%Entonces las pérdidas totales son:

h pT =h pl+3∗h pv=0.146m

Entonces:

h p=h pr+h pT =0.19+0.146=0.336m

hB=1165.05+h p=1165.05+0.436=1165.94m

Presi0n de la bomba:

Ph= PB=(9.81 ) (850) (1165.94 )=9722.2 N

Potencia de la bomba:

P= P= PBQ=(9722.2)( π ∗0.062

4 ) (0.04 )=1.099 !" Potencia de la bomba considerando la e=ciencia:

Pm= Pa=1.099 !"

0.85=1.293 !" =1.73 #p


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Por lo tanto:

Pm= Pa=1.73 #p

El resultado anterior es pe1ueo debido 1ue no se consider0 todo el circuitohidráulico# nada más se tom0 en cuenta el sistema de levante hidráulico%

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