manual hidraulica carga sensada presion compensada

7/30/2019 Manual Hidraulica Carga Sensada Presion Compensada

1/35

Entrenamiento Servicio VSEV1595Agosto 1998

CARTILLA DEL ESTUDIANTE

INTRODUCCIN A LOS SISTEMAS HIDRULICOS

CARGA SENSADA/PRESIN COMPENSADA (LS/PC)

CARGA SENSADA / PRESI N COMPENSADA

MOTOR

CARGA

BOMBA DEDESPLAZAMIENTOVARIABLE

VLVULA DECONTROL DECENTRO CERRADO

VLVULA DERETENCIN DOBLE

VLVULAREDUCTURADE PRESIN

RESORTE50 PSI

VLVULA DECONTROL DELA BOMBA
http://www.maquinariaspesadas.org/


2/35

VSEV1595 - 2 - Material Para El Estudiante8/98

PLAN DEL CURSO/IDEA GENERAL

FAMILIZARIZARSE CON

MODULO: INTRODUCCION A LOS SISTEMAS HIDRAULICOSDE CARGA SENSADA Y PRESION COMPENSADA. (LOADSENSING PRESSURE COMPENSATED LS/PC)

- Objectivos

- Leccin: Revisin bsica de los sistemas hidrulicos LS/PC

- Presentacin de slides de los sistemas hidrulicos LS/PC

- Examen: Sistema Hidrulico LS/PC

MODULO: INTRODUCCION A LOS SISTEMAS

HIDRAULICOS DE CARGA SENSADA YPRESION COMPENSADA. (LOAD SENSINGPRESSURE COMPENSATED "LS/PC"

Este mdulo es una revisin bsica de los sistemas hidrulicos de "carga

sensada y presin compensada".

OBJECTIVOS

1. Con un examen localizado en la parte posterior del libro del

estudiante, identificar las caractersticas del sistema hidrulico de

carga sensada y presin compensada y los componentes utilizados en

este tipo de sistema hidrulico.

2. Con un examen localizado en la parte posterior del libro del

estudiante, determinar las presiones del sistema y las diferecias de

presin en varios lugares indicados en los esquemas del examen.

Materiales necesarios:

LS/PC Libro del estudiante con el examen VEBV1595

Video (opcional)

"Introduccin a los sistemas hidraulicos LS/PC SEVN1804

qq

qq

qq

qq


3/35


INTRODUCCI N A LOS SISTEMAS HIDR ULICOSCARGA SENSADA/PRESIN COMPENSADA (LS/PC)

1

INTRODUCCIN

Los sistemas hidrulicos Carga Sensada/Presin Compensada ahora son utilizados en una variedad de

equipos Caterpillar.

Algunos de los equipos Caterpillar a los que se ha incorporado estos sistemas son: Retrocargadoras 416-

446, Challenger 65, Tractores de cadena de la serie H, Motoniveladoras recientes de la serie G y

Cargadores de ruedas 916-936 (IT18 y IT28)

Para mayor informacin de los sistemas hidrulicos en estos equipos, refirase a sus respectivos

manuales de servicio y a sus guas de entrenamiento en servicio.

Esta presentacin mostrar la evolucin en los sistemas hidrulicos, partiendo del "Sistema Bsico de

centro abierto", pasando por el "Sistema de presin compensada de centro cerrado", para finalizar conel sistema hidrulico de Carga Sensada/Presin Compensada.

NOTA: Use este material para explicar los conceptos bsicos de los sistemas hidrulicos antesdel entrenamiento formal en un equipo que usa sistemas hidrulicos del tipo LS/PC.


4/35


Los siguientes colores se usarn en esta presentacin para indicar las diversas presiones de aceite :

Verde - Retorno del aceite al tanque

Azul - Aceite bloqueado

Rojo - Presin suministrada por la bomba

Rayas Rojas y Blancas - Suministro de baja presin

Puntos rojos - Suministro presin ms baja .

Rosado - La ms baja presin suministrada.

Naranja - Presin piloto o Presin de seal.

Rayas Naranjas y Blancas - Presin de seal baja .

Es importante recordar que los sistemas de Presin Compensada y Carga Sensada son diseos

hidrulicos diferentes; en un equipo pueden estar ambos, uno de los dos, o no estar.


5/35


MOTOR

CARGA

TANQUE

BOMBA DEDESPLAZAMIENTOFIJO

CILINDRO

VLVULA DECONTROL DECENTRO ABIERT

MANMETRO

SISTEMA B SICO

2

SISTEMA BSICO (CENTRO ABIERTO)

Introduccin

Comenzaremos nuestro entrenamiento partiendo de un sistema hidrulico bsico: Este sistema se

compone de:

(1) Un tanque

(2) Una bomba de desplazamiento fijo

(3) Un manmetro

(4) Una vlvula de control de centro abierto, accionada por palanca.

(5) Un cilindro hidrulico de doble efecto.

En un sistema con una vlvula de control de centro abierto, el flujo pleno de la bomba pasa por la

vlvula de control todo el tiempo, as el flujo ir directo al tanque o al cilindro. Este flujo constante de

un gran volumen de aceite produce gran cantidad de calor si existe alguna restriccin en el recorrido

(por ejemplo, vlvulas). El calor excesivo reduce la vida til de los componentes. Podemos reducir los

efectos del calor usando vlvulas de control ms grandes para minimizar la restriccin, o enfriadores

para remover el calor; sin embargo, esto no siempre es prctico debido a los costos adicionales que se

presentan o al mayor espacio que ocupan estos componentes dentro del equipo.

Nota : Con mltiples conexiones o mltiples posiciones de vlvulas, el flujo de aceite se


6/35


VLVULA DE ALIVIOPRINCIPAL

RESORTE

2700 PSI

MOTOR

CARGA

TANQUE


CILINDRO

VLVULA DECONTROL DECENTRO ABIERTO

MANMETRO

SISTEMA B SICOAADIENDO UNA VLVULA DE ALIVIO

3

indica con color amarillo mientras que el color gris indica ausencia de flujo.


7/35


FUERZA

RESULTANTE

FUERZA

ENTRADAFLUJO

SALIDA DE FLUJO

FUERZAS DE FLUJO

4

Vlvula de Alivio

Con este sistema simple se producen presiones altas dentro del sistema, si calamos el cilindro, ya sea

por la operacin misma del cilindro o a una carga muy alta. Para proteger el sistema de presiones altas

debemos aadir otro componente: una vlvula de alivio principal.

Una desventaja al aadir una vlvula de alivio es que se descarga el sistema a presiones muy altas

aumentando el calor en el sistema y reduciendo por tanto la vida til de los componentes.

Existen otros dos problemas con este tipo de sistemas hidrulicos:

1) El "atascamiento" del carrete de control, y

2) la velocidad del cilindro vara con la velocidad del motor o cambia con el trabajo de la carga (

esto causa que la cantidad de flujo vare)


8/35



RESORTE2700 PSI

MOTOR

CARGA


CILINDRO

VLVULA DECONTROL DECENTRO ABIERTO

SISTEMA B SICOAADIENDO UN RESORTE CENTRADOR

RESORTECENTRADO

5

FUERZAS DE FLUJO

Carrete de control "atascado"

Una vlvula de control "atascada" tiene su origen en lo que comnmente se conoce como "fuerzas de

flujo"

Las fuerzas de flujo actan en un carrete de control y tienden a mantener el carrete en posicin abiertacuando el flujo pasa a travs del orificio creado en el carrete abierto. Estas fuerzas de flujo son

directamente proporcionales a la cantidad de flujo y a la diferencia de presin entre el flujo que entra y

el flujo que sale del carrete. En otras palabras, as el flujo y/o la diferencia de presin aumentan, las

fuerzas tratando de mantener el carrete abierto tambin aumentan.

El vector de la fuerza actuando paralelamente (vertical) a la lnea central de la vlvula de control, es la

fuerza que trata de mantener el vstago en la posicin abierta. En nuestra vlvula simple, entre mas se

acerca el carrete a la posicin de cierre de suministro (disminuyendo el tamao del orifico), mayor es la

diferencia de presin entre el aceite de suministro y el aceite que trabaja en la salida y mayor ser la

fuerza que trata de mantener el carrete abierto.

Para ilustrar este efecto, podemos compararlo con la accin de cerrar una puerta contra un fuerte viento.

A medida que cierra la puerta usted crea una restriccin del flujo de aire. Entre ms cierra la puerta,

aumenta la resistencia o las fuerzas en contra. Lo que usted experimenta es el efecto de un flujo y una

presin a travs de un orificio, efecto llamado fuerzas de flujo.


9/35


SISTEMA B SICOAADIENDO UNA VLVULA DE ALIVIO


RESORTE

2700 PSI

MOTOR

CARGA


CILINDRO

VLVULA DECONTROL DECENTRO CERRAD

RESORTE50 PSI



6

Resorte centrador

Las vlvulas de control hidrulicas son ms efectivas si el carrete de control se centra por si mismo.

Podemos hacer que esto suceda fcilmente, aadiendo un resorte centrador debajo del carrete para

cerrar el orificio cuando el operador libera la palanca de operacin. Recuerde sin embargo, que a mayor

flujo y/o a mayor presin del sistema, mayores son las "fuerzas de flujo" y por lo tanto ms fuerte tendr

que ser el resorte centrador. Cul es el resultado? Esfuerzos altos en la palanca de operacin que a la

vez resultan en fatiga rpida del operador!

Cul es la solucin de este problema? Las fuerzas de flujo estn relacionadas tanto con el flujo como

con la diferencia de presin. Si disminuimos uno o ambos factores, disminuyen las fuerzas de flujo y

la fuerza requerida en el resorte centrador ser menor, reduciendo al mismo tiempo el nivel de esfuerzo.

VARIACIN DE LA VELOCIDAD DEL CILINDRO

En un circuito simple como este, la velocidad del cilindro depende de la cantidad de flujo que pasa porel control. Este flujo puede ser afectado por la velocidad del motor, la carga de trabajo, el

desplazamiento de la palanca y el flujo de salida de la bomba.

Si el operador trata de mantener una velocidad de cilindro constante mientras la velocidad del motor

cambia o la carga aumenta, tendr que operar la palanca de desplazamiento constantemente (variando de

este modo el tamao del orificio) para mantener la misma diferencia de presin en el carrete de control.

Sabemos por teora en hidrulica bsica, que cuando una diferencia de presin permanece constante a

travs de un orificio es porque la diferencia de flujo a travs del orificio permanece constante. Esto no

es fcil de conseguir ya que para mantener la velocidad constante requerir movimientos permanentes


10/35


del operador en la palanca de operacin, resultando en una fatiga alta del operador.

Aada a este movimiento constante de la palanca de operacin con un esfuerzo de palanca alto y

entonces la fatiga del operador ser mayor.


11/35

DEFINICIN DECOMPENSADOR DE PRESIN

Es un sistema de control que permite enun conjunto hidrulico, una velocidad

constante del cilindro para undesplazamiento dado en la

palanca de control.


7

PRESIN COMPENSADA (SISTEMA DE CENTRO CERRADO)

No es bueno resolver estos dos problemas al mismo tiempo? Podemos hacerlo si aadimos una vlvula

reductora de presin que controle el flujo. Ahora vamos a utilizar una vlvula de control de centro

cerrado.

Una vlvula de retencin "doble" ha sido aadida al sistema para determinar la presin de trabajo, ya

sea en el extremo de la cabeza del cilindro o en el extremo del vstago del cilindro para que enve esta

presin de trabajo a la vlvula reductora de presin. Esta presin es llamada presin de seal y ser

siempre igual a la presin de trabajo.

NOTA: Esta vlvula reductora de presin es llamada tambien "Compensadora dePresin", "Vlvula de control de flujo" o " Compensador de Flujo", mientras que lavlvula de retencin doble es algunas veces llamada "Vlvula de comparacin o "Vlvularesolver

NOTA: Algunas vlvulas utilizadas en el sistema LS/PC comunican la presin de trabajo atravs de tres conductos cruzados y uno axial perforados en el carrete direccional delcontrol principal, en vez de una vlvula de retencin doble o "vlvula resolver".

Cmo aadiremos una vlvula reductora de presin para controlar el flujo y reducir los esfuerzos en lapalanca de operacin ? Si recordamos acerca de las fuerzas de flujo y su efecto en los esfuerzos en la

palanca, el nico modo de reducir las fuerzas de flujo seria reduciendo el flujo y/o la diferencia de

presin en el carrete de control. Ya que el flujo esta determinado por la bomba (desplazamiento fijo) y

los requerimientos de la carga de trabajo los cuales no podemos cambiar, la nica variable que podemos

modificar es la diferencia de presin en el carrete.


12/35


En la figura podemos ver que la vlvula reductora de presin sensa la presin de trabajo. Esta presin

trabaja junto con el resorte de la vlvula reductora de presin, para controlar la presin suministrada al

sistema. La presin del sistema ser igual a la presin de trabajo ms la presin del resorte. Desde la

vlvula reductora de presin, se produce la presin que alimentar el carrete direccional (control

principal). Si la presin en el carrete de control principal es igual a la presin de trabajo ms el valor delresorte en la cmara del resorte, entonces es obvio que la diferencia de presin en el carrete de control

principal (diferencia entre la presin suministrada al carrete de control principal y la presin de trabajo)

es igual al valor del resorte. Si el resorte tiene una fuerza de 50 psi (345 kPa), vemos que estos 50 psi

(345 kPa) controlan la mxima diferencia de presin en el carrete de control principal, minimizando las

fuerzas de flujo y permitiendo reducir el tamao del resorte centrador, reduciendo las fuerzas requeridas

para el movimiento de la palanca.

Esta misma vlvula reductora de presin acta tambin anulando el efecto de la variacin de la

velocidad del motor sobre la velocidad del cilindro. A medida que la velocidad del motor aumenta,

aumenta el flujo de la bomba, aumentando la presin de suministro en la bomba. La vlvula reductora

de presin reacciona a este incremento de suministro de la bomba y restringe el flujo de entrada para

mantener la misma diferencia de presin en el carrete de control principal. Al hacer esto, se mantiene un

flujo constante en el cilindro. La accin opuesta ocurre si disminuye la velocidad del motor.

Esta vlvula anula tambin el efecto de variacin en la carga de trabajo. Variaciones en la carga de

trabajo no afectan tampoco en el conjunto hidrulico la velocidad del cilindro que permanece constante.

Veamos esto con el siguiente ejemplo:

Asumamos que la presin de trabajo requerida es igual a 500 psi (3450 kPa). Esta presin trabaja junto

con los 50 psi (345 kPa) del resorte en la vlvula reductora de presin, resultando en 550 psi (3795

kPa) en el carrete de control principal. La diferencia de presin en el carrete de control principal ser de

50 psi (345 kPa) que corresponde al valor del resorte.

Si la presin de trabajo se incrementa a 1000 psi (6900 kPa), esta presin trabaja de nuevo con los 50

psi (345 kPa) del resorte en la vlvula reductora de presin, resultando en 1050 psi (7245 kPa) en el

carrete de control principal. La diferencia de presin en el carrete de control principal de nuevo es 50

psi (345 kPa) que es el valor en el resorte. An si la carga cambiara, la diferencia de presin en el

carrete de control principal permanece igual manteniendo un flujo constante.

NOTA: Esto es cierto excepto si la carga es mayor que la designada para el sistema o si labomba no puede producir un flujo adecuado para los requerimientos del sistema.


13/35


8

DEFINICION DE PRESION COMPENSADA

Ahora ya podemos dar una definicin de "Presin Compensada"

Es un sistema de control que permite en un conjunto hidrulico, una velocidad constante del cilindro

para un desplazamiento dado en la palanca de control.

Esto se logra manteniendo una diferencia de presin constante en el carrete de control principal

utilizando un resorte en la vlvula reductora de presin (el cual se usa para controlar el flujo).

Con una Presin Compensada como la descrita aqu, se presentaran dos diferencias de presin:

1) Una es la diferencia de presin en la misma vlvula reductora de presin. Esta diferencia de

presin vara dependiendo de la diferencia de presin suministrada por la bomba y la presin de

trabajo efectiva (ms el valor del resorte)

2) La otra es la diferencia de presin en el carrete de control principal, la cual es limitada o

controlada por el resorte en la vlvula reductora de presin.

NOTA: Ninguno de los siguientes slides muestra valores de cantidad de flujo o presin

para permitir al instructor mayor flexibilidad en el desarrollo de su entrenamiento.

DEFINICIN DE UN SISTEMADE CARGA SENSADA

Es un sistema de control quemantiene la presin de suministro

de la bomba a un valor fijo porencima de la presin mas alta

requerida por el sistema


14/35


Trabajemos con el siguiente ejemplo:

Un conjunto hidrulico requiere 5 gpm (19 l/m) y desarrolla 1000 psi (6900 kPa) como presin de

trabajo. La bomba de desplazamiento fijo es capaz de suplir 30 gpm (114 l/m). El valor del resorte en la

vlvula reductora de presin es igual a 50 psi (345 kPa), as que el resorte ms la presin de trabajo

limita la presin producida en el carrete de control principal a 1050 psi (7245 kPa). Al no necesitar un

flujo pleno para el conjunto hidrulico, la presin suministrada por la bomba aumentar a 2700 psi

(18630 kPa) y el flujo en exceso ser regresado al tanque por medio de la vlvula de alivio principal

La primera diferencia de presin en la vlvula reductora de presin es de 2700 psi (18630 kPa) menos

1050 psi (7245 kPa) que es igual a 1650 psi (11385 kPa) y la segunda diferencia de presin es 1050 psi

(7245 kPa) menos 1000 psi (6900 kPa) lo que es igual a 50 psi (345 kPa) o sea el valor del resorte.

Cuando se requiere un movimiento lento del cilindro, para el operador ser ms fcil la operacin si el

carrete de control de centro cerrado permite que solo una pequea parte del flujo total vaya al cilindro.

Con una bomba de desplazamiento fijo la presin de suministro de la bomba aumenta y el exceso deflujo de la bomba regresar al tanque. Esta cantidad alta de flujo a presin alta en la vlvula de alivio

produce rpidamente una gran cantidad de calor disminuyendo la vida til de los componentes.

Se menciono antes que aadiendo un enfriador reduce el calor en el sistema. Adems de esta opcin,

existen otras dos opciones:

1) Aadir una vlvula de descarga o de control de flujo al sistema, o

2) Reemplazar la bomba de desplazamiento fijo con una bomba de desplazamiento variable.


RESORTE2700 PSI

MOTOR

CARGA


VLVULA DE

CONTROL DECENTRO CERRADO

RESORTE200 PSI



RESORTE50 PSI

VLVULA DECONTROLEDE FLUJO

9


15/35


BOMBA DE DESPLAZAMIENTO VARIABLE

SALIDA DE LABOMBA

ACTUATORGRANDE

ACTUATOR PEQUEO

Y RESORTE

PLATO OSCILANTE

EJE DEMANDO

SORPORTE

COMPENSADORDE PRESIN

(PRESIN DE CORTE)

COMPENSADOR DEFLUJO

(CARRETE MARGINAL)

10


16/35


CARGA SENSADA (SISTEMA DE CENTRO CERRADO)

Usando una vlvula de control de flujo por descarga, o una bomba de desplazamiento variable con una

vlvula de control de bomba para regular el flujo del sistema, tendremos las presiones necesariasrequeridas por el sistema y obtenemos un sistema llamado "CARGA SENSADA"

Definicin de "CARGA SENSADA"

CARGA SENSADA es un sistema de control que mantiene la presin suministrada por la bomba a un

valor fijo por encima de la presin ms alta requerida por el sistema.

Una red de seales es usada en ambos sistemas para enviar la ms alta presin de trabajo (Carga

Sensada) de regreso ya sea a la vlvula de control de flujo por descarga o a la vlvula de control de la

bomba.

Dentro de esta red de seales estn algunas vlvulas de retencin dobles (vlvulas de doble cheque) que

son llamadas "vlvulas resolver" o vlvulas de comparacin.


17/35



MOTOR

CARGA

BOMBA DEDESPLAZAMIENTOVARIABLE

VLVULA DECONTROL DECENTRO CERRADO



RESORTE50 PSI

VLVULA DECONTROL DELA BOMBA

11

Vlvulas de control de flujo por descarga

Una vlvula de control de flujo por descarga ha sido aadida al sistema

Examinemos con un ejemplo como opera:

El conjunto hidrulico requiere 5 gpm (19 l/m) y desarrolla 1000 psi (6900 kPa) de presin de trabajo.

La bomba de desplazamiento fijo es capaz de suministrar 30 gpm (114 l/m). El resorte en la vlvula de

control de flujo por descarga es igual a 200 psi (1380 kPa), as que el resorte ms la presin de trabajo

es igual a 1200 psi (8280 kPa) que actuaran como la presin limite de suministro de la bomba que

tambin ser de 1200 psi (8280 kPa). El flujo en exceso es descargado al tanque a una presin que es un

valor mas alto que la necesaria para el trabajo. Esta diferencia es igual al valor del resorte o 200 psi

(1380 kPa). Este valor es la presin "marginal" que asegura una buena respuesta en el conjunto

hidrulico.

Qu pasar si el conjunto hidrulico se mantiene y no necesitamos ningn flujo extra? Como estamos

usando una vlvula de control de centro cerrado, se espera que la presin del sistema aumente y vaya a

la vlvula de alivio principal; sin embargo, al usar la vlvula de control de flujo, la presin suministrada

por el sistema actua contra los 200 psi (1380 kPa) del resorte (el cual tiene 0 psi 0 kPa de presin de

trabajo actuando en l) y descarga todos los 30 gpm (114 l/m) al tanque a una presin de suministro de

la bomba de 200 psi (1380 kPa)

En ambos casos estamos regresando el aceite de nuevo al tanque a una presin ms baja que la de la

vlvula principal de alivio. La vlvula de control de flujo minimiza el aumento de calor e incrementa la


18/35


MOTOR

RESORTE2700 PSI

RESORTE200 PSI

CARGA SENSADAOPERACIN DE DOS

VLVULAS

A

B

CARGA

CARGA

12

vida til de los componentes.

El problema ahora se centra en lo referente a la energa hidrulica desperdiciada. En este sistema la

bomba siempre est suministrando el mximo flujo posible sin importar cuales son las necesidades del

conjunto hidrulico, regresando el flujo en exceso de nuevo al tanque y desperdicindose energa.


19/35


Bomba de desplazamiento variable

Podemos reducir la energa desperdiciada reemplazando la bomba de desplazamiento fijo con una

bomba de desplazamiento variable.

La bomba utiliza una vlvula de control para controlar su flujo cambiando el ngulo del plato oscilante.

La presin de trabajo o presin de seal actua con el resorte compensador de flujo en la vlvula de

control de la bomba para dar una presin de suministro de la bomba a un valor fijo llamado "presin

marginal", mayor que la presin de trabajo.

El carrete compensador de flujo podr sensar la presin suministrada por la bomba y la presin de

trabajo justo como la vlvula de control de flujo lo hizo con la bomba de desplazamiento fijo. Aunque

los requerimientos de flujo cambien por movimientos en la palanca de operacin, las diferencias de

presin entre la presin de trabajo y la presin suministrada por la bomba cambiarn en respuesta a los

movimientos de la palanca. Esto hara que la posicin del carrete compensador de flujo cambie y

permitir que se enve ms o menos flujo al pistn del actuador grande en la bomba, que cambiar el

CARGA SENSADA / PRESI N COMPENSADAOPERATIN DE DOS VLVULAS

MOTOR

RESORTE2700 PSI

RESORTE50 PSI

RESORTE

200 PSI

A

B

RESORTE50 PSI

CARGA

CARGA13

Carga Sensada con Presin Compensada (Bomba de desplazamiento fijo)

Es esta figura tambin hemos colocado dos conjuntos hidralicos con sus vlvulas de control, ambas

tienen ahora una vlvula reductora de presin en sus circuitos. Hay una vlvula de retencin doble

localizada entre el vstago y el extremo de la cabeza en cada cilindro. Ya sea que uno o ambos

conjuntos hidrulicos sean operados, otra vlvula de retencin doble enviar la ms alta de las dos

seales de trabajo desde los dos cuerpos de la vlvula a la vlvula de control de flujo.


20/35


ngulo del plato oscilante en la bomba que cambiar el flujo de salida en la bomba.

Generalmente se tiene un vstago de control secundario en la vlvula de control de la bomba, que

tambin reacciona a la presin suministrada por la bomba dando la mxima presin posible,

permitiendo disminuir la carrera de la bomba (reducir el flujo de la bomba) para mantener una presinmxima del sistema sin el uso de una vlvula de alivio principal. Esta vlvula se llama Compensador

de Presin o Vlvula de corte.

Ajustando la bomba y su vlvula de control de modo que produzca exactamente el flujo para la presin

de trabajo que el sistema demanda, aumenta la eficiencia del sistema ( si lo comparamos con un sistema

que posee una bomba de desplazamiento fijo).


21/35


B

A

VLVULA DECONTROL DE

LA BOMBA

CARGA SENSADAOPERATIN DE DOS VLVULAS

MOTOR

CARGA

CARGA 14

Por ejemplo, la frmula para hallar los caballos de fuerza hidrulica, es:

(gpm x psi) / 1714 = hp = gpm x psi x 0.000583

(l/m x kPa ) / 60240 = hkw = l/m x kPa x 0.0000166

Si usamos una bomba de desplazamiento fijo de 30 gpm (114 l/m) a una presin de trabajo de 1000 psi

(6900 kPa), una vlvula de control de flujo por descarga que determine la presin de trabajo actuando

con un resorte de 200 psi (1380 kPa) (marginal), los caballos de fuerza hidrulicos ( hydraulic kilowatts)

que estn siendo producidos por el motor son:

30 gpm x (1000 psi + 200 psi) x 0.000583 = 21 hp

114 l/m x (6900 kPa + 1380 kPa) x 0.0000166 = 15.67 hkw

Sin embargo, si medimos el flujo al cilindro, solo se esta usando 5 gpm (119 l/m) lo que significa que

estaremos usando :

5 gpm x (1000 psi + 200 psi) x 0.000583 = 3.5 hp


22/35


A

B

VLVULA DECONTROL DE

LA BOMBA

CARGA SENSADA / PRESI N COMPENSADAOPERATIN DE DOS VLVULAS

MOTOR

RESORTE

50 PSI

RESORTE50 PSI

CARGA

CARGA

15

19 l/m x (6900 kPa + 1380 kPa) x 0.0000166 = 2.61 hkw

Qu ha sucedido a los otros 17.5 hp (13.06 hkw) que estn siendo producidos desde el motor ? Se handesperdiciado y han regresado al tanque en forma de calor

Usando una bomba de desplazamiento variable cuanta energa desperdiciada tendremos ?

Prcticamente ninguna! La bomba enviar exactamente el flujo necesario para producir una presin

levemente ms alta que la requerida. Lo que la bomba da es:

5 gpm x 200 psi x 0.000583 = 0.58 hp desperdiciados, la cual se uso para la presin marginal

19 l/m x 1380 x 0.0000166 = 0.44 hkw

Dos ventajas de usar una bomba de desplazamiento variable son:

1. El calor producido es menor que beneficia la vida til de los componentes, y

2. Menos caballos de fuerza desperdiciados desde el motor, que resulta en menor cantidad de

combustible usado.


23/35

Regresando al diagrama bsico hemos reemplazado la funcin de la vlvula de control de flujo por

descarga y la vlvula de alivio principal por la vlvula de control de la bomba. Como se haba

mencionado antes, uno de los carretes de la vlvula de control de la bomba se llama "Compensador de

flujo o Carrete marginal" que controla el flujo, mientras que el otro es el carrete "compensador de

presin o presin de corte" que limita la presin mxima del sistema.



24/35

SISTEMAS HIDRULICOS CARGA SENSADA/PRESIN COMPENSADA - OPERACINDE DOS VLVULAS

Solamente "CARGA SENSADA" (Bomba de desplazamiento fijo)

Hemos visto como los sistemas de Carga Sensada y Presin Compensada trabajan. Ahora vamos a

colocar ambos sistemas y veremos porque es ventajoso tener un sistema de Presin Compensada en

un sistema de Carga Sensada.

En esta figura hemos colocado dos conjuntos hidrulicos con sus vlvulas de control marcadas como

"A" y "B". Ninguna tiene una vlvula reductora de presin en su circuito. Existe una vlvula de

retencin doble (vlvula de doble cheque) localizada entre el vstago y el final de la cabeza de cada

cilindro. Si uno o ambos de los conjuntos hidrulicos es operado, otra vlvula de retencin doble enva

la ms alta de las dos seales de trabajo desde los cuerpos de las dos vlvulas a las vlvulas de control

de flujo por descarga.

Estas dos vlvulas colocadas las usaremos nicamente como "CARGA SENSADA". Operemos ambas

vlvulas al mismo tiempo.

La vlvula "A" tiene una presin de trabajo de 2000 psi (13800 kPa), mientras que la vlvula "B" tiene

una presin de trabajo de 500 psi (3450 kPa). La mas alta de las dos presiones de trabajo que es 2000

psi (13800 kPa) termina en la vlvula de control de flujo despus de compararse con las otras presiones

en la "red de seales". Esta presin trabaja junto con los 200 psi (1380 kPa) del resorte en la vlvula de

control de flujo y limita la presin suministrada al sistema a 2200 psi (15180 kPa). Ambos conjuntos

hidrulicos tendrn 2200 psi (15180 kPa) aplicados en el lado de suministro del correspondiente carrete

de control principal.



25/35

Calculemos ahora la diferencia de presin en cada carrete de control

En la vlvula "A" necesitamos 200 psi (13800 kPa) como presin de trabajo. El suministro de la bomba

es 2200 psi (15180 kPa). La diferencia entre las dos presiones es 200 psi (1380 kPa). Esta diferencia de

presin relativamente pequea en el carrete de control principal no producir fatiga en el operador poresfuerzos altos de palanca.

En la vlvula "B" necesitamos 500 psi (3450 kPa) como presin de trabajo. El suministro de la bomba

es 2200 psi (15180 kPa). La diferencia de presin en el carrete de control principal es 1700 psi (11700

kPa). Esta diferencia de presin ms alta abre an ms el orificio en el carrete para permitir un flujo

mayor que el necesario, debido a que es el paso de menor resistencia en el circuito. El flujo a travs del

orificio (creado en el carrete de control principal) no permanecer constante si varan los requerimientos

de carga (an si el carrete de control principal es mantenido en una posicin fija). El operador requerir

constantes ajustes en el carrete de la vlvula principal si desea mantener una velocidad constante. La

diferencia de presin ms alta en este tipo de vlvulas requerir un resorte centrador ms fuerte paraprevenir el "atascado" del carrete. Esto dar como resultado esfuerzos altos en la palanca y fatiga del

operador.



26/35

Usaremos estas vlvulas de los dos conjuntos hidrulicos como de "Carga Sensada y de Presin

Compensada". Operemos ambas vlvulas al mismo tiempo

En la vlvula "A" se tiene una presin de trabajo de 2000 psi (13800 kPa), mientras que la vlvula "B"

tiene una presin de trabajo de 500 psi (3450 kPa). La ms alta de las dos presiones de trabajo, que es

2000 psi (13800 kPa) terminar en la vlvula de control de flujo despus de ser evaluada por la "red de

seales". Esta presin trabaja junto con los 200 psi (1380 kPa) del resorte en la vlvula de control de

flujo. Esto limita la presin suministrada al sistema a 2200 psi (15180 kPa). Ambos conjuntos

hidrulicos tendrn 2200 psi (15180 kPa) aplicados en el lado de suministro de su respectivo carrete de

control principal. Las dos vlvulas reductoras de presin usan un resorte de 50 psi (345 kPa)

De la figura vemos que la vlvula reductora de presin sensa la presin de trabajo. Esta presin

trabaja junto con el valor del resorte de la vlvula reductora de presin. La presin resultante de la

vlvula reductora de presin es igual a la presin de trabajo ms la presin del resorte. En la vlvula "A"esta presin es 2000 psi (13800 kPa) que es la presin de trabajo ms 50 psi (345 kPa) del resorte, o sea

2050 psi (14145 kPa) aplicadas en el lado de suministro de su carrete de control principal. Calculemos

las diferencias de presin. La presin suministrada por la bomba de 2200 psi (15180 kPa) menos 2050

psi (14 145 kPa) es igual a 150 psi (1035 kPa) en la vlvula reductora de presin. La segunda diferencia

de presin en el carrete de control principal, es 2050 psi (14145 kPa) menos la presin de trabajo de

2000 psi (13800 kPa) que es igual a 50 psi (345 kPa) que es el valor del resorte en la vlvula reductora

de presin.

Ahora veamos que sucede con la vlvula "B". En la vlvula "B" esta presin es 500 psi (3450 kPa) que

es la presin de trabajo ms 50 psi (345 kPa) del resorte, o sea 550 psi (3795 kPa) aplicadas en el lado

de suministro de su carrete de control principal. Calculemos las diferencias de presin. La presin

suministrada por la bomba de 2200 psi (15180 kPa) menos 550 psi (3795 kPa) es igual a 1650 psi

(11385 kPa) en la vlvula reductora de presin. La segunda diferencia de presin, es 550 psi (3795 kPa)

menos la presin de trabajo de 500 psi (3450 kPa) que es igual a 50 psi (345 kPa) que es tambin el

valor del resorte en la vlvula reductora de presin.

De este modo tenemos una diferencia de presin mxima controlada de 50 psi (345 kPa) en cada carrete

de control principal debido a los 50 psi (345 kPa) del resorte en las vlvulas de reduccin de presin

(an si hay variaciones en la carga). Las vlvulas reductoras de presin minimizan las fuerzas de flujoen los carretes de control principales sin importar cual sea la presin suministrada al sistema y nos

permite reducir el tamao del resorte centrador, lo cual reduce los esfuerzos en la palanca y reduce la

fatiga del operador.



27/35

Unicamente "Carga Sensada" (Bomba de desplazamiento variable)

Para obtener todos los beneficios del sistema de Carga Sensada necesitamos usar una bomba de

desplazamiento variable, que reducir la cantidad de energa desperdiciada.

El efecto de las vlvulas de control individuales que sean de "Carga sensada" es el mismo que el

discutido con las vlvulas de control de flujo por descarga.

NOTA: Este slide y el siguiente han sido incluidos para permitir al instructor flexibilidadadicional al usar este material.



28/35

Carga Sensada - Presin Compensada (Bomba de desplazamiento variable)

El efecto de vlvulas de control individuales que sean "Carga Sensada y Presin Compensada" es el

mismo que el discutido con las vlvulas de control de flujo por descarga.

Hemos visto algunas de las bases de los sistemas "Carga Sensada" y "Presin Compensada" y su

relacin a los sistemas hidrulicos de Caterpillar. Esta presentacin debe hacer mas fcil entender el

material presentado en otras guas de entrenamiento de servicio en sistemas hidrulicos "Carga

Sensada/Presin Compensada.



29/35



30/35


NOTAS DEL ESTUDIANTE


31/35


INTRODUCCION ALOS SISTEMAS HIDRULICOS SENSIBLES DE CARGA SENSADA /

PRESIN COMPENSDA. EXAMEN

I. Busque la relacin en los siguientes conceptos

1. Un sistema de control que mantiene la presin

suministrada por la bomba a un valor fijo por

encima de la presin mas alta del sistema.

2. Puede ser tambin llamada la presin de trabajo

3. Un sistema de control que permite en un conjunto

hidrulico una velocidad constante del cilindropara una distancia de desplazamiento dado de

palanca de control.

4. Una reduccin de presin entre dos puntos

5. La diferencia en presin entre la presin

suministrada por la bomba y la presin de seal

mas alta.

II. Determine si es verdadero o falso. Coloque V para verdadero y F para falso. Si es falso encierre en

un crculo la palabra o palabras que hacen que la afirmacin sea falsa y reemplace(las) con una palabra

o palabras que hagan la afirmacin verdadera.

A. Una vlvula de alivio esta "normalmente abierta"

B. En una vlvula reductora de presin, el carrete de la vlvula esta "normalmente abierto"

C. Una vlvula reductora de presin limita la presin a un valor igual al de la fuerza controlada (ya sea el resorte o el resorte y la seal de carga)

D. La vlvula reductora de presin usada con una vlvula de control de centro cerrado es llamada

tambin "carrete compensador de flujo", "carrete compensador de presin" o "carrete de

control de flujo"

E. Una vlvula resolver puede ser tambin llamada "vlvula de comparacin o "vlvula de

alivio"

A. Sistema hidrulico de Carga

Sensada.

B. Cada de presin.

C. Presin marginal.

D. Sistema hidrulico de Presin

Compensada

E. Presin de seal.


32/35



33/35


EXAMENCARGA SENSADA/ COMPENSADOR DE PRESIN

OPERACIN A DOS VLVULAS

MOTOR

RESORTE3000 PSI

RESORTE300 PSI

A

B

RESORTE90 PSI

RESORTE60 PSI

CARGA

CARGA

III. LLenar con las respuestas correctas.

Si dos vlvulas son operadas al mismo tiempo y la presin de trabajo en la vlvula "A" (presin de

seal) es 1800 psi y la presin de trabajo en la vlvula "B" es 700 psi entonces:

La presin del sistema ser:

1800 psi + psi = psi

CALCULOS:

La presin de trabajo en la vlvula "A" = 1800 psi

ss Presin en la vlvula reductora = psi - psi = psi

ss Presin en el carrete de control = psi - psi = psi

La presin de trabajo en la vlvula "B" = 700 psi



34/35


A

B

MOTOR

RESORTE3000 PSI

RESORTE300 PSI

RESORTE90 PSI

RESORTE60 PSI

CARGA

CARGA

EXAMENCARGA SENSADA/ COMPENSADOR DE PRESIN

OPERACIN A DOS VLVULAS

IV. LLenar con las respuestas correctas.

Si dos vlvulas son operadas al mismo tiempo y la presin de trabajo en la vlvula "A" (presin de

seal) es 3000 psi y la presin de trabajo en la vlvula "B" es 1000 psi entonces:

La presin del sistema ser:

psi + psi = psi

CALCULOS:

La presin de trabajo en la vlvula "A" = 3000 psi


ss Presin en el carrete de control = psi - psi = psi

La presin de trabajo en la vlvula "B" = 1000 psi



35/35

HOJA DE NOTAS PARA ESTUDIANTE


manual hidraulica carga sensada presion compensada

Documents