Sistema Hidráulico Con Detección de Carga y Presión Compensada

SISTEMA HIDRÁULICO CON DETECCIÓN DE CARGA Y PRESIÓN COMPENSADA La presión compensada es un principio de diseño y el detector de carga conocido comúnmente por el termino “sensor” de carga es otro. Ambos pueden ser usados juntos.

Velocidad Variable del Cilindro: En un circuito simple, la velocidad del cilindro esta determinada por el fujo a tr trav avs s de dell ca carr rret ete e de co contr ntrol ol.. Es Este te fu fujo jo pu pued ede e se serr a! a!ec ecta tado do po porr la velocidad del motor, carga en implemento "#ue es pr$cticamente la misma en la compuerta de la v$lvula%, despla&amiento o posición de la palanca de accionamiento "por lo tanto el carrete% y entrega de la bomba. 'i el operador trata de mantener una velocidad constante del cilindro, con variaciones de velocidad "()*% del motor y de la carga +idr$ulica, tendra #ue estar continuamente cambiando la posición de la palanca de control y por lo tanto la abertura del carrete "variando el tamaño de ori-cio% para “compensar” y mantener la misma cada de presión a travs del carrete de control. osotros conocemos de los principios de +idr$ulica #ue cuando la cada de presión a travs de un ori-cio se mantiene constante, el fujo a travs del mismo no variar$. Lo anterior es di!cil de +acerlo pues para tratar de mantener una velocidad constante del implemento se debe mover continuamente la palanca de control y re#uiere estar atento permanent perm anentement emente, e, esto añade !atig !atiga a al operador. operador. 'i a esto le sumam sumamos os el es!uer&o necesario para vencer el resorte centrador, la !atiga del operador ser$ r$pida.

En este nuevo sistema por la !orma como la v$lvula reductora de presión va instalada, se est$ detectando la presión de entrada al carrete de control y tambin de la misma compuerta de salida "carga% La presión de la compuerta de salida del carrete de control "carga% se suma con la tensión del resorte de la v$lvula reductora para limitar la presión aguas abajo, a la entrada de la v$lvula de control.  /ambin necesitamos añadir una v$lvula “doble c+ec0”, o de resolución, #ue selecciona la presión de trabajo mas alta ya sea la del lado de la cabe&a o de la varilla del cilindro y enva la señal “resulta” "la mas alta de las dos% a la v$lvula reductora. 12ómo se produce la reducción del es!uer&o para mover palanca de control de la v$lvula3 La única manera de reducir este es!uer&o es reducir el fujo y4o la cada de presión a travs del carrete de control. 5ebido a #ue el fujo est$ determinado por la bomba "de despla&amiento -jo% y los re#uerimientos de presión de trabajo "carga% en la compuerta de salida de la v$lvula de control, los cuales no podemos cambiar, la única variable posible de controlar la cada de presión a travs del carrete. 5el es#uema podemos ver #ue la “v$lvula reductora de presión ” "o v$lvula de control de fujo% est$ instalada en el circuito para “sensar” la presión de trabajo "6or0port% Esta presión trabaja en la c$mara de resorte contra la presión de alimentación desde la bomba. La presión resultante de salida de la v$lvula es igual a la presión de trabajo "7or0port pressure% mas la presión del resorte Esta presión resultante desde la v$lvula reductora de presión "control de fujo% Alimenta a la v$lvula de control principal. 'i el valor de la presión #ue alimenta al carrete de control principal "entrada%, es igual a la presión de trabajo "compuerta de salida% m$s la tensión del resorte de la v$lvula reductora8 entonces es obvio #ue la cada de presión a travs del carrete de control principal "compuerta de salida menos la entrada% es igual al valor del resorte "e#uivalente psi% 'i dimensionamos nuestro resorte para una ejercer una presión de 9: psi, entonces esta m$;ima cada de presión de 9:

)'< a travs del carrete de control principal minimi&a las “”!uer&as de fujo” y nos permite reducir el tamaño y !uer&a del resorte centrador, por lo tanto, el es!uer&o del operador. La misma v$lvula reductora "o de control de fujo% actúa tambin para anular los e!ectos de la velocidad variable en el cilindro= con!orme el motor aumenta de ()*, el fujo de la bomba se incrementa aumentando la presión. A v$lvula reductora reacciona a este incremento en la presión desde bomba y “restringe” el fujo de ingreso para mantener a misa cada de presión a travs del carrete principal de control. *ediante esto se mantendr$ el fujo constante +acia el cilindro. 'i el motor baja sus ()*. 'ucede lo contrario, permitir$ pasar m$s fujo. Esta v$lvula tambin anula los e!ectos de carga “variable” en las compuertas de la v$lvula. Las cargas variables no a!ectar$n la velocidad del implemento8 a menos #ue la carga sea mayor #ue la carga m$;ima de diseño o #ue la bomba no sea capa& de suministrar el fujo re#uerido. La velocidad del implemento ser$ constante.

Defnición de Presión Compensada: >n sistema de control #ue da por resultado una velocidad constante del implemento para una posición espec-ca de la palanca de control. Este e!ecto se logra manteniendo una cada de presión constante a travs de la v$lvula de control en el valor determinado por el resorte de la v$lvula reductora de presión.

Bomba de desplazamiento (ujo) variable: 2on la bomba y su v$lvula de control montada sobre el motor, necesitamos algún medio para controlar el fujo de la bomba. Lo m$s lógico es conectarse a la lnea de presión de la compuerta de trabajo #ue va +acia nuestra v$lvula reductora de presión y usar esta presión y usar esta presión

para controlar el fujo de la bomba. Llamaremos a esta presión de control la “presión señal” o “señal”. Esta señal actuar$ junto a un resorte para darnos una presión de salida de la bomba a un valor -jo por encima de la presión de la compuerta de trabajo, llamada “presión marginal” 2omo los re#uerimientos de fujo cambian de acuerdo a la posición de la palanca de control, la presión en la compuerta de trabajo cambiar$ como reacción a estos movimientos, y por consecuencia la presión señal tambin cambia8 provocando #ue la posición de la placa angulable de la bomba cambie, regulando el caudal o entrega de la bomba. >no de los carretes de la v$lvula de control de la bomba es denominado compensador de fujo o “carrete marginal” "no con!undirlo con la reductora de la v$lvula de control, #ue a veces se le lama “v$lvula compensadora” ya #ue compensa los es!uer&os del operador%8 mientras #ue el otro es el compensador de presión o limitador de presión #ue limita la presión m$;ima del sistema 'i tenemos un v$stago de control secundario, en el grupo de la v$lvula de control de la bomba, #ue reacciona a la presión de salida de la bomba y esta ajustada para “abrir” a una presión m$;ima dada, podemos regular el caudal de la bomba para mantener un presión m$;ima del sistema sin necesidad de utili&ar una v$lvula de alivio principal. (egulando la bomba y su v$lvula control para #ue nos d e;actamente el fujo necesario para cubrir la demanda de presión de la compuerta de trabajo, el sistema trabajar$ de manera muc+o m$s e-ciente.

Load ensin! o ensado de Car!a: >sando la bomba de caudal variable con su v$lvula de control, nos dan las caractersticas de un sistema conocido como “Load 'ensing” o sensor de carga donde se usa una “red” de resolución de señales en !orma lógica, #ue enva solamente el valor m$s alto "de entre todas las presiones en las compuertas de trabajo de todas las v$lvulas de control #ue se tengan% +acia la v$lvula de control de la bomba "carrete marginal% 5e esta !orma se suministra el fujo necesario de acuerdo a los re#uerimientos de presión del sistema. A esto tambin se le llama “red de trabajo de las señales”. 5entro de esta “(ed” de trabajo e;isten varias v$lvulas “5oble c+ec0”, las cuales son llamadas “(esolvers” o “'+uttle”, o v$lvulas de resolución, lan&aderas, enlace o de vaivn. Defnición de Load ensin! o ensado de Car!a: >n sistema de control #ue mantiene la presión a la salida de la bomba un valor -jo por encima de la m$s alta presión re#uerida por el sistema.

SOLENOIDES Y VÁLVULAS PROPORCIONALES USADOS EN LA MAQUINARIA PESADA

olenoides: *uc+os sistemas de control electrónico de m$#uinas accionan solenoides para reali&ar una !unción de control. Algunos ejemplos son= cambios de velocidad, levantar un implemento, inyección de combustible, etc. Los solenoides son dispositivos electrónicos #ue !uncionan según el principio de #ue, cuando una corriente elctrica pasa a travs de una bobina conductora, se produce un campo magntico. El campo magntico puede usarse para reali&ar un trabajo. El uso del solenoide est$ determinado por la tarea #ue deba reali&ar. La -gura de arriba muestra algunas v$lvulas solenoides usadas para los cambios de velocidad de una transmisión. 2uando se activa un solenoide, la bobina crea un campo magntico, #ue mueve un carrete interno, permitiendo el paso de aceite. Algunas v$lvulas solenoides de este tipo se activan con señales de ?@ B 22, mientras otras lo +acen con un voltaje modulado, #ue se promedia entre los ?C B 22 y ?D@ B 22. Los dispositivos de salida se usan para noti-carle al operador el estado de los sistemas de la m$#uina. En los productos 2aterpillar se usan numerosos dispositivos de salida, como solenoides, rels, l$mparas e indicadores.

V"lvulas proporcionales:

La -gura adjunta muestra una vista seccional de una v$lvula solenoide de embrague impulsor. 2uando se activa el solenoide de embrague impulsor, el solenoide mueve el conjunto del pasador contra el resorte y lejos de la bola. El aceite de la bomba fuye por el centro del carrete de la v$lvula, pasa el ori-cio y la bola, y pasa al drenaje. El resorte de la v$lvula mueve, +acia la i&#uierda, el carrete de la v$lvula. El carrete de la v$lvula blo#uea el conducto entre el embrague impulsor y la bomba, y abre el conducto entre el embrague impulsor y el drenaje. El fujo de la bomba al embrague impulsor se blo#uea. El aceite del embrague impulsor fuye y pasa el carrete de la v$lvula al drenaje. 2uando se desactiva el solenoide del embrague impulsor, el resorte mueve el conjunto del pasador contra la bola. La bola blo#uea el fujo de la bomba, a travs del ori-cio, al drenaje. La presión de aceite aumenta en el e;tremo i&#uierdo del carrete de la v$lvula y lo mueve a la derec+a contra el resorte. El carrete de la v$lvula blo#uea el conducto entre el embrague impulsor y el drenaje, y abre el conducto entre el embrague impulsor y la bomba. El aceite de la bomba fuye y pasa el carrete de la v$lvula al embrague impulsor. En este tipo de v$lvula, un aumento de la corriente resulta en una disminución del fujo al embrague, y por lo tanto de la presión.

En la siguiente -gura se muestra un corte de un solenoide de embrague de traba o Loc0 >). 2uando se activa el solenoide de embrague de traba, el solenoide mueve el conjunto del pasador contra la bola. La bola blo#uea el fujo de aceite de la bomba, a travs del ori-cio, al drenaje. La presión de aceite aumenta en el e;tremo i&#uierdo del carrete de la v$lvula y mueve, +acia la derec+a, el carrete de la v$lvula contra el resorte. El carrete de la v$lvula blo#uea el conducto entre el embrague de traba y el drenaje, y abre el conducto entre el embrague de traba y la bomba.

El aceite de la bomba fuye y pasa el carrete de la v$lvula al embrague de traba. 2uando se desactiva el solenoide del embrague de traba, se anula la !uer&a #ue mantena el conjunto del pasador contra la bola. El aceite de la bomba fuye a travs del ori-cio y la bola, y pasa al drenaje. El resorte mueve, +acia la i&#uierda, el carrete de la v$lvula. El carrete de la v$lvula abre el conducto entre el embrague de traba y el drenaje, y blo#uea el conducto entre el embrague de traba y la bomba. El fujo de la bomba al embrague de traba se blo#uea. El aceite del embrague de traba fuye y pasa el carrete de la v$lvula al drenaje. En este tipo de v$lvula, un aumento de la corriente resulta en aumento de fujo al embrague, lo #ue produce un aumento de presión. Las v$lvulas solenoides similares a sta se usan en las transmisiones de algunas m$#uinas 2aterpillar para conectar y desconectar los embragues suavemente. Los solenoides tambin se usan para controlar el aire en algunas m$#uinas y para accionar los inyectores de los motores controlados electrónicamente. La teora b$sica de los solenoides es la misma. 'e usa un campo magntico inducido para producir trabajo mec$nico.

#el$ o rela%: La -gura de arriba es el diagrama b$sico de un rel. >n rel tambin !unciona con base en el principio del electroim$n. En un rel, el electroim$n se usa para cerrar o abrir los contactos de un interruptor. Los rels se usan, comúnmente, para aumentar la capacidad de transporte de corriente de un interruptor mec$nico o digital. 2uando la señal de control desde un E2* activa la bobina de un rel, el campo magntico actúa en el contacto del interruptor. Los contactos del interruptor se conectan a los polos del rel. Los polos del rel pueden conducir cargas altas de corriente, como en

los arran#ues o en otros solenoides grandes. La bobina del rel re#uiere una corriente baja y separa el circuito de corriente baja respecto del circuito de corriente alta.

La -gura de arriba es el diagrama b$sico de un circuito de arran#ue. El circuito de arran#ue es ejemplo de un circuito controlado por rel. La llave, en lugar del E2*, se usa para activar el rel de arran#ue, y el rel de arran#ue activa el solenoide del arran#ue. Esto +ace #ue los contactos del rel de arran#ue lleven la carga de corriente alta re#uerida por el motor de arran#ue.