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lunes, 8 de julio de 2013

Hidráulica Básica / Válvulas de Control de Flujo



Hola amigos:

El Control de Flujo consiste en controlar el volumen del flujo de aceite dentro o fuera de un circuito. El control del flujo en un sistema hidráulico puede ser logrado de varias maneras.
La forma más común es la instalación de un orifico. Cuando un orificio es instalado, el orificio presenta una alta restricción mayor a la restricción normal al flujo de la bomba. 
La mayor resistencia incrementa la presión del aceite. El incremento en la presión de aceite causa que algo del aceite tome otro camino. El camino podría ser a través de otro circuito o podría ir por una válvula de
alivio. También serán discutidas las válvulas no compensadas y compensadas de control de flujo.

Orificio
Un orificio es una pequeña apertura en el camino del flujo del aceite. El flujo a través del orifico es afectado por muchos factores. Tres son los más comunes de ellos.
1. La temperatura del aceite
2. El tamaño del orifico
3. La diferencia de presiones a través del orificio

La imagen se muestra un orificio variable en la forma de una válvula de aguja, el tamaño del orificio es cambiado por el posicionamiento de la punta de la válvula en relación con el asiento de la válvula. La válvula de aguja es una de los más frecuentemente usados orificios variables.
En la imagen , el orificio variable permite un flujo de 4gpm a través del orificio a una presión de 3445 kpa (500psi) Cuando la presión excede los 3445 kPa (500 psi), la válvula de alivio abre y el excesivo flujo de aceite (1gpm) fluye a través de la válvula de alivio.


En la imagen , el orificio variable permite un flujo de 1 gpm a través del orificio a una presión 3445 kPa (50 psi) Cualquier incremento en el flujo a través del orificio requiere una presión mayor que 3445 kPa (500 psi)
Cuando la presión excede dicha presión, la válvula de alivio abre y el flujo en exceso fluye a través de la válvula de alivio
El flujo a través de un orificio es afectado por la presión diferencial a través del orificio. A mayor presión diferencial, mayor flujo a través del orificio. En la figura , la presión diferencial es ilustrada usando dos tubos de pasta de dientes. Cuando el tubo de pasta de dientes es suavemente apretado como en A, la diferencia de presiones entre el interior del tubo y el exterior es pequeña. Entonces sólo saldría poca pasta. Pero si es apretada con mayor fuerza, la diferencia de presiones sería mayor y la cantidad de pasta aumentaría
Válvula de Control de flujo No compensada

La Imagen  consiste de una bomba de desplazamiento positivo, una válvula de alivio, un cilindro, una válvula de control de flujo no compensado, dos manómetros y una válvula de tres posiciones, cuatro vías, centro en
tandem operada por palanca. La válvula de control de flujo no compensada consiste de un orificio variable y
una válvula check. Cuando el flujo de aceite ingresa al extremo de cabeza, la válvula Check se asienta. El orificio variable controla el flujo de aceite dentro del extremo de cabeza. Cuando el aceite fluye fuera del extremo de cabeza, la válvula check se abre, el aceite sigue el camino de menor resistencia y fluye irrestrictamente a través de la válvula Check. En un circuito de control de flujo no compensado, cualquier cambio de la presión diferencial a través del orificio, producirá un cambio correspondiente de flujo a través del orificio. La válvula de alivio está regulada a 3445 kPa (500 psi). El orificio es ajustado a un flujo de 5 gpm en 3445 kPa (500 psi) sin carga en el cilindro. La presión diferencial a través del orificio es 3445 kPa (500 psi) El flujo total de la bomba fluye a través del orificio hacia el cilindro.
Circuitos de control de flujo compensado

En un circuito de control de flujo compensado, la presión diferencial a través del orificio no es afectada por un cambio en la carga. La presión diferencial a través del orificio producirá un flujo constante a través del orificio. En la imagen se muestra una ilustración de una válvula de control de flujo de presión compensada del tipo Bypass, esta válvula ajusta automáticamente el flujo a los cambios de la carga.

La cantidad de flujo a través de la válvula depende del tamaño del orificio. Cualquier cambio en el flujo a través del orificio crea un cambio de presión aguas arriba del orificio. El mismo cambio de presión actúa contra la válvula de descarga y el resorte.  Cuando el flujo de la bomba está dentro del rango de flujo de diseño del orificio, la fuerza de la presión del aceite aguas arriba actuando en la válvula de descarga es menos que la fuerza combinada de la presión de aceite y el resorte, aguas abajo, la válvula de descarga permanece cerrada y todo el aceite de la bomba fluye a través del orificio. Cuando el flujo de la bomba es mayor que el flujo de diseño del orificio, la fuerza de la presión del aceite aguas arriba actuante sobre la válvula de descarga es mayor que la fuerza combinada de la presión del aceite y el resorte, aguas abajo. La válvula de descarga abre y el exceso de aceite fluye a través de la válvula de descarga al tanque.


Válvula con combinación de orificio y cuerpo de descarga:


El tipo más común de válvulas de control de flujo es la mostrada en la imagen . Esta válvula combina la acción del orificio y la válvula de descarga en una parte móvil. La operación de compensación de presión es la misma que la válvula de control de flujo de presión compensada tipo Bypass. El gráfico en la izquierda muestra un flujo a través de la válvula que está dentro del rango de flujo o menos que el rango del flujo de diseño de la válvula.
En la gráfica de la derecha se muestra que el flujo está comenzando a exceder el rango de flujo de la válvula, la presión diferencial se incrementa lo suficiente para empezar a comprimir el resorte y empezar a descargar el aceite en exceso tal como es mostrado. Si el flujo a través de la válvula se incrementa, la acción del orificio causará que el resorte se comprima todavía más y más flujo será descargado. El flujo controlado permanecerá constante mientras el flujo a la válvula se incrementa o disminuye.
Válvula de control de flujo por presión compensada del tipo restrictora

La imagen  muestra una ilustración de una válvula de control de flujo de presión compensada del tipo restrictora. El flujo de aceite controlado es regulado por la regulación de la válvula de aguja.
El carrete compensador y el resorte Bias trabajan como una válvula reductora de presión. La presión de suministro de aceite es reducida a la presión que envía el flujo de aceite correcto que pasa por la válvula de aguja. Cuando el sistema está inactivo, el resorte mueve el carrete compensador a la izquierda
En el arranque, el carrete de la compensadora está abierto para permitir el paso del flujo total y la presión. Cuando el flujo de aceite crece más que la regulación de la válvula aguja, la válvula aguja restringe el flujo y causa que la presión del aceite se incremente como se muestra en el manómetro 2. El incremento de la presión 2 también es sensado a la izquierda del carrete compensador.
Cuando la fuerza de la presión a la izquierda del carrete compensador vence la fuerza del resorte, el carrete compensador se mueve a la derecha. Aunque la presión del suministro puede continuar incrementándose como es mostrado en el manómetro 1, el orificio 1 reduce la presión en la válvula de aguja a la fuerza del resorte. La presión de flujo de aceite controlado es 0 kPa, la presión diferencial a través de la válvula de aguja es 1378 kPa (200 psi), la cual iguala a la fuerza del resorte.
La válvula de aguja es ajustada para permitir 2gpm a través del orificio 2 cuando la presión diferencial a través de la válvula de aguja es 1378 kPa (200 psi)
Válvula de caída rápida
La válvula de caída rápida es una válvula compensadora más compleja, que se utiliza en algunos tractores de cadenas medianos y grandes. Está compuesta por una válvula de retención de dos piezas y un resorte, además de un orificio restrictor. La válvula está situada entre el cilindro y la válvula de control del implemento y está normalmente cerrada. Cuando se baja la hoja topadora sin resistencia, su peso hace que caiga más rápido de lo que la bomba puede llenar el extremo de cabeza del cilindro. Esto da lugar a presión de suministro menor. El orificio restrictor restringe el aceite de retorno procedente del extremo de varilla del cilindro, lo cual hace que la presión aumente. Esta presión actúa sobre el extremo de la válvula de retención desplazándola hacia la derecha. El aceite del extremo de varilla ahora puede entrar en el conducto de suministro del extremo de cabeza para unirse al aceite procedente de la bomba, evitando la cavitación en el cilindro
Hasta la próxima!!!

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