SISTEMAS HIDRÁULICOS DE PRESIÓN COMPEMSADA Y SENSOR DE CARGA
SISTEMA HIDRÁULICO BÁSICO De acuerdo a la Ley de conservación de Energía, un gran volumen de aceite de flujo constante tiene el potencial de generar gran cantidad de calor, lo que se traduce en pérdidas y disminución de la vida útil de los componentes
¿QUÉ FALTA? Aparte de los problemas descritos, una VLP nos genera dos más: • movimiento pegajoso del carrete. • la velocidad del cilindro, esta varía con las RPM del motor o por la carga del cilindro.
Fuerzas del flujo: Directamente proporcionales al flujo y a la diferencia de presión Un vector de fuerza actúa paralela a línea del centro del carrete y es perpendicular al carrete “se opone a que lo cieeren” y aumenta la fuerza de contacto entre la pared y el carrete
Sería de ayuda un resorte ? Aún tenemos dos problemas el flujo constante y la diferencia de presión
¿cómo podemos controlar la velocidad constante del implemento?
VELOCIDAD VARIABLE DEL CILINDRO Para mantener una velocidad constante del cilindro necesariamente debemos variar el tamaño del orificio Uno de los principios de la hidráulica nos dice: “Cuando la caida de presión en orificio se mantiene constante, el flujo atraves del mismo no variara”
Usaremos una válvula reductora de presión para controlar el flujo que atraviesa la válvula direccional, la forma de estar instalada en el sistema permite sensar la presión a la entrada del carrete de control y una señal de carga desde la salida de la válvula direccional. La doble check selecciona la presión de salida más alta. La presión de la lumbrera de salida de suma a la tensión del resorte de la válvula reductora.
PRESIÓN COMPENSADA • Un sistema de control que da por resultado una velocidad constante. • Esto se logra manteniendo una caída de presión constante a través de la válvula de control. • Determinado por el valor del resorte de la válvula reductora de presión.
VÁVULA CONTROL DE FLUJO O DESCARGA
Para la imagen anterior ¿Qué pasa cuando el control está en “Hold” retención y no necesitamos ningún flujo? ¿Y que ocurre con el caudal? Potencia = flujo x presión
(GPM x PSI )/ 1714 = HP = GPM x PSI x .000583
Por lo tanto, ¿cuál es la solución?
BOMBA DESPLAZAMIENTO VARIABLE
BOMBAS DE CAUDAL VARIABLE • Menor calor generado • Menos HP desperdiciados Load Sensing o Censado de carga Un sistema de control que mantiene la presión de salida de la bomba a un valor fijo por encima de la más alta presión requerida
Analicemos la situación de B
SENSOR DE CARGA Y PRESIÓN COMPENSADA
Bombas y motores hidráulicos de desplazamiento variable • Desplazamiento • Caudal • Velocidad • Tiempo
MOVIMIENTO DEL EMBOLO
CARRERA EFECTIVA
SUCCIÓN DE LA BOMBA
BOMBA DESPLAZAMIENTO FIJO
INCLINACIÓN DE LOS PISTONES
ELEMENTO BOMBANTE
CUERPO DE LA BOMBA
PLACA DE PRESIÓN
INSPECCIÓN INSTRUMENTAL
VÁLVULA COMPENSADORA
MÁXIMO DESPLAZAMIENTO
BOMBAS BI-DIRECCIONALES
BOMBAS DE ENGRANAJES
BOMBAS DE PALETAS
BOMBA COMPENSADAS POR RESORTE
BOMBAS COMPENSADAS POR PRESIÓN
FUNCIONAMIENTO
Transmisiones Hidrostáticas “Cualquier accionamiento hidráulico en el cual una bomba y un motor, ambos de desplazamiento positivo, transfieren una potencia giratoria mediante un fluido sometido a presión”
Tracción. No-tracción.
Ventajas: Con una transmisión hidrostática podemos disponer de una gama variada de velocidades y par en la salida.
Existen aceleraciones de máquina suaves, sin escalonamientos como una caja de cambios. La baja inercia del grupo giratorio, permite puesta en marcha, inversiones y detenciones rápidas, con una suavidad y precisión de movimientos.
La fuente de propulsión puede localizarse en cualquier lugar de la máquina. Los componentes modernos proporcionan buena relación peso potencia. El la transmisión hidrostática se utilizan bombas y motores de pistones, engranajes y paletas. Las más frecuentes son las bombas y motores de pistones, debido a la capacidad de variar su desplazamiento.
Clasificaciones •Intervalos de par: Medio, pequeño o amplio. •Integradas o divididas •Circuito abierto y cerrado . •Par y potencia variable o constante.
Intervalo de Par: Las transmisiones hidrostáticas pueden aplicar rangos de Par sólo cuando se posee bomba o motor de desplazamiento variable, o al menos uno de ellos. El intervalo de Relación de transmisión y Par es el intervalo de relación entre los desplazamientos de la bomba o el motor.
Si los desplazamientos de bomba o motor son iguales se dice que la relación es 1:1 y cuando el desplazamiento del motor es mayor que el de la bomba se tiene una reducción, y cuando la bomba posee un desplazamiento más alto que el del motor se tiene un aumento en la relación.
Por lo tanto el desplazamiento del motor nos puede entregar un intervalo de Par reducido. ¿Pero que ocurre si el par depende también de la presión?
Transmisiones hidrostáticas integrales y divididas Motor hidráulico Motor
Bomba
Motor
Bomba
Motor hidráulico
Velocidad Constante del motor Circuito abierto
Circuito abierto, de velocidad constante y control de dirección
Circuito abierto, de velocidad variable y control de dirección
Control de Desplazamiento
Introducción a las Válvulas Proporcionales Las válvulas proporcionales llenan el vacío existente entre las válvulas con solenoides convencionales y las servoválvulas. Se utilizan en aplicaciones que requieren un control preciso y moderado del fluido hidráulico. El control proporcional se puede realizar por un medio manual o un medio eléctrico.
ELECTRO VÁLVULAS PROPORCIONALES ¾ Las válvulas proporcionales controlan y hacen variar, la presión, el caudal, la dirección, la aceleración y la desaceleración desde una posición remota. ¾ Se ajustan eléctricamente y son actuadas mediante solenoides proporcionales. ¾ Se proporciona un control eléctrico del caudal que atraviesa la válvula. ¾ La válvula requiere de un solenoide de corriente variable.
PRINCIPALES COMPONENTES
CARACTERÍSTICAS A diferencia de lo que ocurre con las válvulas con solenoide todo/nada, la corriente al solenoide proporcional puede variarse para hacer que la corredora se desplace a distancias variables. En otras palabras, el caudal de salida es proporcional a la señal de entrada. Las válvulas con solenoides proporcionales se utilizan con amplificadores de control electrónico, que suministran la potencia necesaria para actuar la válvula y realizar funciones adicionales. Las válvulas proporcionales pueden utilizarse tanto en los sistemas de control en lazo abierto como en los de lazo cerrado.
Lazo cerrado
Lazo abierto
CONTROL PROPORCIONAL
SISTEMAS DE CONTROL
CONTROLES Y DISPOSITIVOS ELECTRÓNICOS Las válvulas con solenoides proporcionales se utilizan con amplificadores de control electrónico, que suministran la potencia necesaria para actuar la válvula y realizar funciones adicionales. Las señales de entrada iniciales que controlan las válvulas con solenoide proporcional provienen de una variedad de “Fuentes”, incluyendo: Potenciómetros, Sensores de temperatura, Transductores de presión, Tacogeneradores, Microprocesadores.
Funciones del amplificador de control
Compensación de la zona inactiva
Ganancia. Dither. (50-100Hz)
Los extremos de resalte de la corredera cubren los orificios del cuerpo de la válvula, lo que crea un cierto grado de “zona muerta”
CURVA DE HISTERISIS
Funciones de rampa. Una de las ventajas de las válvulas proporcionales es que puede controlarse electrónicamente no sólo la posición de la corredera sino también su velocidad. Realimentación por corriente. En un solenoide, cuando pasa una corriente por la bobina se genera calor que aumenta su resistencia.
Sensores de Posición Cuando una aplicación particular requiere una histéresis baja, una repetibilidad mejor, un tiempo de respuesta más rápido y una mayor capacidad de potencia de las que puede proporcionar una válvula sin realimentación, puede utilizarse un sensor de posición de la corredera con la válvula reguladora de caudal (LVDT).
