CONTROL_PERILLA

CONTROL_CAUDAL_POR_REGULADOR

CONTROL_POTENCIA_CONSTANTE

COMPARACIÓN DEL REGULADOR CON RESPECTO AL HIPERBÓLICO TEÓRICO

DOBLE BOMBA VARIABLE CON REGULADOR A SUMA DE POTENCIAS

COMPENSACIÓN POR PRESIÓN Y POTENCIA

CONTROL DE SENSADO DE CARGA

CONTROL_POTENCIA_CONSTANTE PARA BOMBAS FIJAS

REGULADOR DE PRESIÓN

· Determina la presión máxima del sistema.· El REG debe ser rápido (elevada dinámica).· Dado que el sist. Tiende a oscilar, el REG debe

ser muy estable.· Dado que el regulador envía parte de caudal al

tanque, este debe ser eficiente energéticamente hablando.

· Este control produce la cantidad de flujo necesario para las condiciones de operación.

· Estas bombas no generan exceso de flujo, no requieren válvulas de alivio

Características

Tamaño del motor

En una bomba normal se calcula por la siguiente

formula

No es necesario para una bomba

compensada

· El compensador esta tarado a 1500 psi.

· Hay un consumo de potencia a esta presión (DeadHead) de 1.8 HP.

· Es producto de mantener 1500 psi y flujo por las tolerancias.

Curvas típicas

· Si el sistema trabaja a 1400 psi· Habrá un flujo de 11.8 GPM y un consumo de

10.6 HP (se puede calcular con la formula)

1500 psi

1.8 hp

11.8 gpm

10.6 hp

Tarajes de compensador

Las curvas son de Lab. Incluyen

la eficiencia total

Comp. Como B_fija

A 1400 se consume una potencia de 10 Hp. Puede que no solo se requieran en la porción de trabajo pero se puede trabajar en sobrecarga por un tiempo corto, luego un motor más pequeño podría funcionar bien.

Selección motor

Se puede sobre-cargar un motor si funciona con una bomba

compensada y actúa en cortos periodos de tiempo. Pero no si

hay un motor hidráulico presente.

Los motores hidráulicos trabajan en condiciones cercanas al punto de corte del

compensador por grandes periodos de tiempo.

El volumen máx. se puede modificar restringiendo el desplazamiento del anillo o la placa angular

Vo

lum

en m

áximo

Controles

· Manuales· Caudal por regulador· Potencia constante· Sensado de carga· Electrónico proporcional

CONTROL POR PERILLA

· Simple, fácil y económico.· La perilla cambia el ángulo de la camisa de

pistones, cambiando su desplazamiento.· Sirve para ajustar la velocidad del

actuador sin necesidad de reguladoras de caudal.

· Mantiene la presión de acuerdo a las condiciones de carga.

· Se controla el caudal por medio de un diafragma medidor o un direccional proporcional. El ΔP es una medida del caudal regulado.

· La caída de presión es una medida directa de la regulación.· Entre el pistón del regulador (P_reg) y el de posicionamiento (P_pos) se

produce un equilibrio de fuerzas.· En la imagen el ΔP en el diafragma es igual a la fuerza del resorte regulador.· A través de X se drena constante/ fluido para mantener una presión fija en el

pistón Grande P_G

· El estator es mantenido en equilibrio.· Ejemplo: Se aumenta la abertura del diafragma, el ΔP se

reduce, el resorte desplaza el pistón del regulador.· Se reduce la abertura X, aumenta la presión detrás del P_pos,

el estator se desplaza a mayor excentricidad. La bomba aumenta la cilindrada, y esta aumenta el ΔP hasta que vuelve a estado estable.

La combinación de regulador de caudal y de presión permite realizar accionamientos

hidráulicos sumamente económicos.

· El propósito es mantener el motor primario que mueve la bomba a máxima capacidad de torque a un nivel de potencia constante (velocidad constante).

· La bomba mantiene el producto de FLUJO y de PRESIÓN en un valor constante.

· Esto significa que si el FLUJO de salida es algo, la PRESIÓN de operación debe ser baja (viceversa).

· Si la presión de operación la determina las condiciones de carga, el flujo debe variar con los cambios de la presión inducida por la carga.

· Así se mantiene constante el producto FLUJO por PRESIÓN.

· El control de la bomba la mantiene en máx. desplazamiento hasta que la presión alcance el punto donde comienza la regulación.

· Durante la regulación, la bomba suministra el flujo posible para la potencia de entrada necesaria.

Curva teórica

Curva real

Este espacio representa las perdidas por las tolerancias de la bomba.

Decrecimiento rápido

Decrecimiento lento

· El control de la bomba debe utilizar una válvula de alivio con capacidad de despresurizar el flujo mínimo.

· Si la carga disminuye el control seguirá la curva en la dirección contraria (máx. FLUJO).

· La curva se aproxima bastante a la curva de potencia real.

La diferencia con el comp. De presión, el cual ajusta el caudal a la máxima presión. Es que el comp. De potencia cte. Va ajustando el caudal a medida que

la presión va subiendo.

· Al principio, R1 mantiene el Cb máx. Se comienza a desplazar fluido.· La presión actúa sobre el P_pos (área pequeña) y sobre el P_sens. · Cuando la P_sist es baja, el P_sens no desplaza el R_pequeño, el

P_pos es venteado (naranja) a la carcaza a través del spool piloto.· Cuando P_sist es alta, se excede el taraje del R1, la varilla se desplaza

y el spool piloto también. El pistón de posicionamiento se presuriza y la bomba cambia de Cb.

· El Cb es controlado por R1 al ser comprimido, este incrementará la fuerza mecánica en la varilla y P_sens. El spool modulará la presión en el P_pos. La bomba solo desplazara hasta que la fuerza de R1 sea balanceada con la fuerza del pistón de censado. R1 solo establece la pendiente de la curva inicial.

· Cuando la bomba desplaza 50%Cbmax, R2 comienza a comprimirse, este incrementa la presión necesaria en el P_sens para desplazar el spool. La segunda pendiente, más gradual, es obtenida por la acción combinada de los dos resortes.

Pistón de posicionamiento

Pistón de sensado

R_Pequeño

Spool PilotoR1_efecto

R2_efecto

· Su ventaja es que conserva energía y casi elimina por completo los problemas de calor en los sistemas hidráulicos.

· Esta basado en el principio de que si mantiene una caída de presión constante a través de un orificio, habrá también un flujo constante.

Pot. Mecánica de accionamiento

Pot. Hidráulica de salida

· El regulador hace que T sea constante + N que es constante se tiene la regulación de Potencia.

· La P_servicio depende de la carga + Q se puede variar por el Cb. El regulador, multiplica constantemente estos valores y los compara con el ajustado.

· Los límites del regulador son ajustables.· La regulación comienza al Cb_máx (ajustable). La

posición al finalizar la regulación depende de la P_máx (ajustable). Se ajustan por tornillos de tope.

Tornillos de topes, ajustan los límites

del regulador

Ajustar el ángulo máximo, tiene como riesgo cavitación (motores sobregiro).

Ajustar el ángulo mínimo, podría sobrecargar el motor de accionamiento.

Caracteristicas

Ventaja

Características

Objetivo

Control de la bomba

Fun

cion

amien

to

Aju

stes del regu

lado

r

Pistón de medición

P_med

Soporte basculante

· La P_sist actúa a través del P_med en el soporte basc. Este actua contra el R_ajust (det. El ajuste de Potencia).

· Si P_sist supera el valor admisible de Potencia=P*Q. El soporte basculante acciona la válvula de mando.

· La bomba bascula hacía atrás. Llenando P_pos. Moviendolo contra el R_1.

· Q se reduce hasta que P*Q corresponda al valor deseado.

· Se alcanza la hipérbola de potencia ideal, se regula la potencia.

· El caudal volverá a su máx. gracias al resorte de reposicionamiento R_1.

Resorte ajustableR_ajust

Válvula de Mando V_man

Funcionamiento· Adaptación de potencia por cambio de resorte.· Perdida de Potencia en los sectores cuadrados· Optima adaptación de potencia.· No hay caudal restante, basculante hasta 0.

Ven

taja

s

· Como complemento se puede usar una bomba doble con regulación a suma de potencia.

· La potencia total de accionamiento se reparte con relación a las presiones sobre ambos circuitos.

Descripción

· Señal de medición= Alta presión promediada en la V_sump.

· La hipérbola ideal se obtiene cuando las fuerzas de los pares de giro en el S_basc se equilibran.

· FH*S=FF*a· El sistemas impone a P y la bomba varía

Q, un exceso de potencia significa una reducción automática del Cb.

· S se reduce hasta que el T_hyd restante corresponda nuevamente a T_mec indicado.

V_sump

Soporte basculante S_basc

Par de giro hidraulico (T_hyd) formado por:

FH: Fuerza de alta presiónY

S: trayecto de basculamiento

Par de giro mecánico (T_mec) formado por:

Ff: Fuerza ajustable del resorteY

a: brazo de palanca

Fun

cio

nam

ien

to

Maxima potencia con la bomba compensada

· Si Control de potencia = 35 HP. Para obtener el caudal máx.=50GPM, el comp. De Presión debe tararse a min. 1200 psi.

Control de potencia

Caudal maximo

Taraje min del compensador de

presión

· Si se requiere alta presión.· Se tara el comp. De presión a

2500 psi (máx).· Pero el caudal entregado

sería solo de 24 GPM

Taraje max del compensador de

presión

Caudal mín. entragado

· Se puede tarar el compensador a 2000 psi y trabajar a 1200 psi.

· El caudal obtenido sería de 31 gpm

Taraje PropuestoPresión de trabajo

Caudal obtenido

Todos los puntos están controlados, el lugar

geometrico donde puede operar esta bomba

comprensada por presión y potencia son todos los puntos por debajo de la

curva de 35 HP

Caracteristicas

· El spool tiene la misma área efectiva tanto a la derecha como a la izquierda.

· El spool se mantiene a la izquierda gracias a un resorte liviano.

· El área izq. Censa la P. del flujo principal.· El lado opuesto censa la P. a la salida del

orificio.· Las fuerzas las cuales actúan en el spool

están balanceadas cuando la p. a la salida del orificio es 150 PSI (resorte) más baja que la presión de entrada.

El Spo

ol P

iloto

· Si hay una reducción en la carga del actuador, se puede ver una perdida de la presión que es realimentada en el lado derecho del spool.

· Con la perdida del equilibrio de fuerzas, el spool se moverá a la derecha.

· Se reduce el Cb, al ventear el pistón grande de la bomba.

Red

ucció

n

en la carga

· La bomba restablece la condición de equilibrio. A la nueva carga más baja.

· El incremento de presión mueve el spool a la izq. Esto rompe el equilibrio establecido anteriormente y carga el pistón de control con la presión del sistema.

· Cb aumenta, incrementando el flujo a la nueva condición.

Increm

ento

en

la carga

Limita la máxima presión de retroalimentación al

control de la bomba. Cuando la carga induce

sobrepresiones esta válvula actúa y límita la

fuerza máxima disponible para mover el spool a la

izq.

El compensador de presión mantiene solamente el flujo

requerido para sostener la presión del

sistema.

· El censado de carga también es diseñado para bombas fijas

· 2 bombas + válvula de descarga. Limitan la potencia hidráulica y la demandada en el motor eléctrico.

· Ambas bombas desplazan flujo, hasta que se venza el taraje de la descarga, entonces una de ellas retornará a tanque.

· Este cambio de flujo es equivalente al que haría una bomba variable.

· El método da características aproximadas a las de control de potencia constante.

· Un orificio a la salida de una bomba censa el flujo a medida que aumenta.

· Al estar V1 cerrada la P_sist es controlada por la V_desc principal.

· Cuando Q1 aumenta, también lo hace la caída de presión en el orificio + fuerza del resorte, V1 se abre, despresurizando el sistema piloto y desplazando la V_desc ppal, enviando a tanque Q1.

· La V_alivio mantiene la P_pil, luego la V_desc no puede cerrar a una alta P_sist y a una alta Vel_mot primario.

Orificio de censado de flujo

Válvula de descarga principal

Válvula de alivio

Caracteristicas

C_P

ote

nci

a C

te

Bo

mb

as F

ijas

Comparación de varios sistemas

CONTROL DE POTENCIA

APROXIMADO

Ventaja: reducir significativa/ el flujo y la presión requerida para mover la carga.El ahorro de potencia es visible comparado con los circuitos tradicionales.

Esta línea requiere 30 GPM a 2500 psi

El cilindro requiere 10 GPM a 1500 psi

La bomba se dimensiona a la condición máxima 30 GPM y

2500PSI pero no se usan todo el tiempo

La energía que no requiere el

actuador es desperdiciada

Además cuando todo el flujo no es requerido se envía a tanque

ocasionando perdidas por accesorios

Con la bomba variable compensada por presión, se entrega solamente los 10 GPM

necesarios, el consumo de potencia se reduce.

Cuando no se requiere todo el caudal, la bomba solo desplaza el caudal necesario para

mantener la presión (Dead_Head)

Suministra únicamente el caudal a la presión requerida según requerimiento de la carga.

Cuando todo el caudal no es requerido la válvula de control principal es centrada en

posición neutra Con censado de carga entra menos flujo a menos presión, presenta el mínimo gasto de

potencia

Esta es una mejora del circuito anterior podría aprovecha las bondades del censado de carga

en posición de no flujo