Presentación explicativa de una aplicación de regulación de salida par cargas variables discretas y velocidad fija.

1. Aplicación de una Válvula Reguladora de Caudal de 2 Vías
Preconectada [ II ]
Esquema del Circuito

2. Aplicación de una Válvula Reguladora de Caudal de 2 Vías
Preconectada [ II ]
Esquema del Circuito
Distribuidor de mando
del cilindro.
Bomba de paletas de
caudal variable
Válvula reguladora de caudal de
2 vías preconectada
Compensador de
presión
Fc0
Distribuidor selector de
velocidad del cilindro
Cilindro
Fc1
Distribuidor selector de
Presión

3. Aplicación de una Válvula Reguladora de Caudal de 2 Vías
Preconectada [ II ]
Esquema del Circuito
Distribuidor de mando
del cilindro.
Bomba de paletas de
caudal variable
Válvula reguladora de caudal de
2 vías preconectada
Compensador de
presión
Fc0
Distribuidor selector de
velocidad del cilindro
Cilindro Para facilitar los cálculos en la aplicación didáctica
que estamos planteando diremos que:
QBMAX.= 60 l/m
S0= 100 cm2
; S1= 50 cm2
De igual forma, para simplificar, consideraremos:
∆P tramo de tubería (60 l/m)= 1 bar
Componentes NG 10
∆P con 15 l/m = 0,4 bar
∆P con 30 l/m = 0,6 bar
∆P con 60 l/m = 1 bar
∆P con 120 l/m = 4,5 bar
Los rendimientos mecánicos del cilindro principal
Rm salida rápida = 0,85
Rm salida normal = 0,85
Rm entrando = 0,85
La unidad de carga que se desea arrastrar es de
35000 N. Pudiendo ser de hasta 3 cargas.
Al ser 3 cargas la carga máxima, tendremos un
máximo de 105000 N.
La velocidad regulada que se desea en este caso:
0,05 m/s
Fc1
Distribuidor selector de
Presión

4. Aplicación de una Válvula Reguladora de Caudal de 2 Vías
Preconectada [ II ]
Aplicamos la válvula reguladora de 2 vías
preconectada (con la reductora antes del
estrangulador diafragmático) a un circuito
regenerativo que, en este caso, se dedicará al
arrastre de 3 cargas (pero que según la producción
pueden ser 3, 2, o 1) con una carga individual de
35000 N. (Luego con 2 serían 70000 N., y con 3
105000 N.)
Puesta en Marcha del Conjunto Impulsor Motor-Bomba
Fc0 Fc1 L3L2L1
El compensador de
presión está
accionado al
alcanzar la presión
de taraje PT1

5. Aplicación de una Válvula Reguladora de Caudal de 2 Vías
Preconectada [ II ]
Disponemos de una bomba de caudal variable de
paletas que, en el reposo del cilindro, no da caudal
manteniendo la máxima presión seleccionada.
Así como de 3 distribuidores: uno para el mando del
cilindro, otro como selector de velocidad rápida o
lenta, y otro para seleccionar alguna de las 3
presiones máximas posibles, además de la propia
válvula reguladora de caudal.
Se dispone también de 3 Presostatos cuya finalidad
principal es detectar las cargas para adecuar la
presión correspondiente al compensador de la
bomba.
El compensador de
presión está
accionado al
alcanzar la presión
de taraje PT1
PT1
Puesta en Marcha del Conjunto Impulsor Motor-Bomba
Fc0 Fc1
PT2PT3 Bomba de paletas de
caudal variable
Distribuidor de mando
del cilindro.
Distribuidor selector de
velocidad del cilindro
Distribuidor selector
de Presión
PS3PS2PS1
L3L2L1
PM
P1
P0

6. Aplicación de una Válvula Reguladora de Caudal de 2 Vías
Preconectada [ II ]
Aplicación a una Prensa de Estampación y Troquelado (Didáctica)Preparada la Máquina con 3 Cargas
Preparada la máquina con las 3 cargas, estando el
motor en marcha, la bomba no impulsa caudal al
sistema al estar activado el compensador de
presión a la presión de PT1
Fc0 Fc1 L3L2L1
PM=PT1>PS1
P1
P0
S1T11M PPPP >==
PT1
PS1

7. Aplicación de una Válvula Reguladora de Caudal de 2 Vías
Preconectada [ II ]
Aplicación a una Prensa de Estampación y Troquelado (Didáctica)Se Da la Orden de Salida de Vástago – Excitación de Y4
Se da la orden de salida rápida del vástago
excitando Y4 al accionar el pulsador de marcha y
estar FC0 y no estar FC1
Como consecuencia cae la presión y la bomba
comienza a impulsar caudal al sistema, lo que hará
que comience a salir el cilindro, mientras el
compensador de presión se desactiva.
Y4=1
QB
El compensador de presión
deja de estar activo al caer
la presión
Fc0 Fc1

8. Aplicación de una Válvula Reguladora de Caudal de 2 Vías
Preconectada [ II ]
Aplicación a una Prensa de Estampación y Troquelado (Didáctica)El Cilindro Sale con Velocidad Rápida en la Aproximación
El cilindro comienza a salir con una velocidad rápida
al ser un circuito regenerativo. Además al ser el
cilindro de ϕ=2 su velocidad será el doble de la que
tendría si no fuera circuito regenerativo.
El compensador de presión
deja de estar activo al caer
la presión
PM
Q1=60
m/s.0,2
600
120
S6
Q2
v
Q2Q
2
Q
2
Q
QQ
Q
Q
QQQ
2
S
S
0
B
SR
B0
00
0B
B
0
B10
1
0
==
⋅
⋅
=
⋅=
=−=
+=+=
==
ϕ
ϕ
Q0=120
QB=60
Y4=1
Vsr=0,2

9. Aplicación de una Válvula Reguladora de Caudal de 2 Vías
Preconectada [ II ]
Aplicación a una Prensa de Estampación y Troquelado (Didáctica)El Cilindro Sale con Velocidad Rápida en la Aproximación
Al no haber carga la presión es debida a las perdidas
de carga y a las fuerzas de rozamiento de las juntas.
Analicemos las perdidas de carga con Q1 = 60
Q0=120 y QB=60 l/m
bar.02P
bar.023PP;bar.23P
,511
2
P
;
2
P
,5113PP
bar.
2
P
5,8P;bar.5,8
2
P
P
P
P
bar.5,825,42PPP
bar.3111PPP
TOTAL
1M1
11
M1
1
M
1
M
1
0
0MM
M11
=∆
=−==
=+=+=
+==−
=
=++=−=∆
=++=−=∆
ϕ
PM
P1
P0
Y4=1
Vsr=0,2Obsérvese que la mayor
presión está en P1. Como
corresponde al origen de la
circulación del fluido en un
circuito regenerativo.

10. Aplicación de una Válvula Reguladora de Caudal de 2 Vías
Preconectada [ II ]
Aplicación a una Prensa de Estampación y Troquelado (Didáctica)El Cilindro Sale con Velocidad Rápida en la Aproximación
Las fuerzas de rozamiento de las juntas, en este
movimiento regenerativo sin carga, pueden estimarse
en: 2200 N. Por lo que:
,5518,524PPP
27324PPP
bar.2424,4024,4PPP
bar.4,4
S10
2200
P
0M0
1M1
TOTALFRJM
V
FRJ
=−=∆−=
=+=∆+=
≈=+=∆+=
=
⋅
=
PM=24
P1=27
P0=15,5
Y4=1
Obsérvese que la mayor
presión está en P1. Como
corresponde al origen de la
circulación del fluido en un
circuito regenerativo.
Vsr=0,2
Q1=15

11. Aplicación de una Válvula Reguladora de Caudal de 2 Vías
Preconectada [ II ]
Aplicación a una Prensa de Estampación y Troquelado (Didáctica)Inicio de la Velocidad Lenta al Topar con la 1ª Carga – Excitación de Y4 e Y1
Y1 =1
Al topar con la 1ª Carga la presión sube y se excita el
presostato PS1 que excita la bobina Y1.
Como consecuencia el caudal Q1 se direcciona hacia
el regulador de caudal que pretende establecer una
velocidad en el cilindro de 0,05 m/s. Es decir:
l/m.150,05506vS6QQ REG.1REG.1 =⋅⋅=⋅⋅==
Como el circuito regenerativo se ha deshecho y el sistema admite
solo 30 l/m de los 60 l/m que es capaz de suministrar la bomba.
El compensador de presión se activa a la Presión de PT1 para
ajustar el caudal variable de la bomba QVB:
l/m.30152QQQ 1VB0 =⋅=⋅== ϕ
Q1=15
Y4=1
Q0=30
QB=30
Vr=0,05
PT1
PS1
El compensador de
presión está
accionado al
alcanzar la presión
de taraje PT1
CARGA=35000

12. Aplicación de una Válvula Reguladora de Caudal de 2 Vías
Preconectada [ II ]
Aplicación a una Prensa de Estampación y Troquelado (Didáctica)Inicio de la Velocidad Lenta al Topar con la 1ª Carga – Excitación de Y4 e Y1
PT1=60
PS1=40
Por tanto se cumplirá la ecuación de esfuerzos del cilindro:
bar.553,555,06,05,07,53P
bar.7,535,122,41
2
1
25
85,001010
35000
P
M
0
≈=+++=
=+=⋅+
⋅⋅
=
Si consideramos la ∆PI interna del Regulador = 12 bar.
Y la ∆PR de la reductora la estimamos en 12 bar.
bar.259,2425,04,025,01212P
PPPP
1
1RI1
≈=++++=
∆+∆+∆=
Tendríamos entonces:
0
1
1
M0
1
0;11
M
1
00
S
S
P
RS10
L
PSP10
R
L
SP10 ⋅+
⋅⋅
=⋅⋅+=⋅⋅
Por lo que perfectamente podría ser:
bar.40Ps;bar.06P 1T1 ==
Y1 =1
Y4=1
Q1=15
QB=30
Vr=0,05
PM
P1
P0
CARGA=35000

13. Aplicación de una Válvula Reguladora de Caudal de 2 Vías
Preconectada [ II ]
Aplicación a una Prensa de Estampación y Troquelado (Didáctica)Inicio de la Velocidad Lenta al Topar con la 1ª Carga – Excitación de Y4 e Y1
La realidad es que, tras la salida rápida a 24 bar,
en cuanto la PS1 detecte 40 bar se excita la Y1
haciendo que el regulador de caudal bloquee y
regule al caudal provocando la activación del
compensador de presión a la primera presión del
mismo PT1 = 60 bar.
Por lo que las presiones quedarían de la siguiente
forma:
bar.225,21129,04,43P
bar.354,34)2,414,58(2P
)
85,001010
35000
4,58(P
)
R
P
P(P;
P
R
P
P
bar.594,585,06,05,060P
bar.60P
REDUCTORA
1
1
M
L
01
1
M
L
0
0
M
≈=−−=∆
≈=−⋅=
⋅⋅
−⋅=
−⋅=+=
≈=−−−=
=
ϕ
ϕ
ϕ
PM=60
P1=35
P0=59
∆PI=12
Potencias en juego:
58,0
3
1,75
W
W
R
Kw.3
600
3060
1000
QP
W
Kw.75,1
1000
05,035000
1000
vL
W
UTB
N
UT
VBM
UTB
RT
N
===
=
⋅
=
⋅
=
=
⋅
=
⋅
=
Y4=1
Y1 =1
Q1=15
QB=30
Vr=0,05
PT1=60
PS1=40
∆PR=22
CARGA=35000

14. Aplicación de una Válvula Reguladora de Caudal de 2 Vías
Preconectada [ II ]
2ª Carga – Excitación de Y4 e Y2 e Y1
Por tanto se cumplirá la ecuación de esfuerzos del cilindro:
bar.975,965,06,05,09,94P
bar.9,945,124,82
2
1
25
85,001010
70000
P
M
0
≈=+++=
=+=⋅+
⋅⋅
=
Si consideramos la ∆PI interna del Regulador = 12 bar.
Y la ∆PR de la reductora la estimamos en 12 bar.
bar.259,2425,04,025,01212P
PPPP
1
1RI1
≈=++++=
∆+∆+∆=
Tendríamos entonces:
0
1
1
M0
21
0;11
M
21
00
S
S
P
RS10
LL
PSP10
R
LL
SP10 ⋅+
⋅⋅
+
=⋅⋅+
+
=⋅⋅
Por lo que perfectamente podría ser:
bar.90Ps;bar.110P 2T2 ==
Y4=1
Y1 =1
Y2 =1
QB=30
Q1=15
Vr=0,05
Al topar con la segunda carga se excita Y2 y el
compensador queda tarado a una presión más alta
que deduciremos a continuación:
PT2=110
PS2=90
PM
P1
P0
El compensador de
presión sigue
accionado ahora a
la presión de taraje
PT2
CARGA=70000

15. Aplicación de una Válvula Reguladora de Caudal de 2 Vías
Preconectada [ II ]
2ª Carga – Excitación de Y4 e Y2 e Y1
PM=110
P1=52
P0=109
Y4=1
Y1 =1
Y2 =1
Q1=15
QB=30
Vr=0,05
∆PI=12
∆PR=39
La realidad es que al topar la segunda carga en
cuanto la PS2 detecte 90 bar se excita la Y2
haciendo que el regulador de caudal bloquee y
regule al caudal provocando la activación del
compensador de presión a la presión del mismo
PT2 = 110 bar.
Las presiones quedarían de la siguiente forma:
bar.391,39129,052P
bar.52)4.824,108(2P
)
85,001010
70000
4,108(P
)
R
P
P(P;
P
R
P
P
bar.9014,1085,06,05,0110P
bar.110P
REDUCTORA
1
1
M
L
01
1
M
L
0
0
M
≈=−−=∆
=−⋅=
⋅⋅
−⋅=
−⋅=+=
≈=−−−=
=
ϕ
ϕ
ϕ
Potencias en juego:
64,0
5,5
5,3
W
W
R
Kw.5,5
600
30110
1000
QP
W
Kw.5,3
1000
05,070000
1000
vL
W
UTB
N
UT
VBM
UTB
RT
N
===
=
⋅
=
⋅
=
=
⋅
=
⋅
=
PT2=110
PS2=90
CARGA=70000

16. Aplicación de una Válvula Reguladora de Caudal de 2 Vías
Preconectada [ II ]
Aplicación a una Prensa de Estampación y Troquelado (Didáctica)3ª Carga – Excitación de Y4 e Y3 e Y1
Se cumplirá la ecuación de esfuerzos del cilindro:
bar.1386,1375,06,05,0136P
bar.1365,125,123
2
1
25
85,001010
105000
P
M
0
≈=+++=
=+=⋅+
⋅⋅
=
Tendríamos entonces:
0
1
1
M0
321
0;11
M
321
00
S
S
P
RS10
LLL
PSP10
R
LLL
SP10 ⋅+
⋅⋅
++
=⋅⋅+
++
=⋅⋅
Por lo que perfectamente podría ser:
bar.130Ps;bar.150P 3T3 ==
Y4=1
Y1 =1
Y3 =1
Q1=15
QB=30
Vr=0,05 Al topar con la tercera carga se excita Y3
desexcitándose Y2, y el compensador queda
tarado a una presión más alta que deduciremos a
continuación:
Si consideramos la ∆PI interna del Regulador = 12 bar.
Y la ∆PR de la reductora la estimamos en 12 bar.
bar.259,2425,04,025,01212P
PPPP
1
1RI1
≈=++++=
∆+∆+∆=
PT3=150
PS3=130
Y2 =0
PM
P1
P0
El compensador de
presión sigue
accionado ahora a
la presión de taraje
PT3
CARGA=105000

17. Aplicación de una Válvula Reguladora de Caudal de 2 Vías
Preconectada [ II ]
Aplicación a una Prensa de Estampación y Troquelado (Didáctica)3ª Carga – Excitación de Y4 e Y3 e Y1
PM=150
P1=51
P0=149
PT3=150
PS3=130
Y4=1
Y1 =1
Y3 =1
Q1=15
QB=30
Vr=0,05
La realidad es que al topar la tercera carga en
cuanto la PS3 detecte 130 bar se excita la Y3
haciendo que el regulador de caudal bloquee y
regule al caudal provocando la activación del
compensador de presión a la presión del mismo
PT3 = 150 bar.
Las presiones quedarían de la siguiente forma:
bar.383,37129,02,50P
51bar.2,50)5,1234,148(2P
)
85,001010
105000
4,148(P
)
R
P
P(P;
P
R
P
P
bar.1494,1485,06,05,0150P
bar.150P
REDUCTORA
1
1
M
L
01
1
M
L
0
0
M
≈=−−=∆
≈=−⋅=
⋅⋅
−⋅=
−⋅=+=
≈=−−−=
=
ϕ
ϕ
ϕ
Potencias en juego:
7,0
7,5
25,5
W
W
R
Kw.5,7
600
30150
1000
QP
W
Kw.25,5
1000
05,0105000
1000
vL
W
UTB
N
UT
VBM
UTB
RT
N
===
=
⋅
=
⋅
=
=
⋅
=
⋅
=
∆PI=12
∆PR=38
CARGA=105000

18. Aplicación de una Válvula Reguladora de Caudal de 2 Vías
Preconectada [ II ]
Aplicación a una Prensa de Estampación y Troquelado (Didáctica)Salida Final del Vástago con las 3 Cargas – Excitación de Y4 e Y3 e Y1
Y4=1
Y1 =1
Y3 =1
El hecho de ir cambiando el taraje del
compensador de presión según la carga sea
individual, doble o triple, nos permite no tener
muchas perdidas de potencia y, en contra de lo
que suele ocurrir con las variaciones de la carga
en las regulaciones de caudal de tipo de salida
para la salida del vástago, en nuestro caso la
presión P1 permanece bastante constante.
De tener una sola presión en el compensador, esta
sería la máxima de 150 bars. Por lo que en el caso
de carga individual o doble, los rendimientos
serían muy malos:7,0
7,5
5,25
W
W
R3Cargas
64,0
5,5
3,5
W
W
R2Cargas
58,0
3
1,75
W
W
R1Cargas
UTB
N
UT
UTB
N
UT
UTB
N
UT
==
=
==
=
==
=
7,0
7,5
5,5
W
W
R3Cargas
47,0
7,5
3,5
W
W
R2Cargas
23,0
5,7
75,1
W
W
R1Cargas
UTB
N
UT
UTB
N
UT
UTB
N
UT
==
=
==
=
==
=

19. Aplicación de una Válvula Reguladora de Caudal de 2 Vías
Preconectada [ II ]
Aplicación a una Prensa de Estampación y Troquelado (Didáctica)Entrada del Cilindro – Excitación de Y5
Al llegar sobre el final de carrera FC1 y no estando
FC0 se excita la bobina Y5 desexcitándose todas
las demás.
El caudal de la bomba va a la cámara anular y el
de la cámara llena se dirige a tanque.Q1=60Q0=120
QB=60
l/m1202,01006vS6Q
m/s.0,2
300
60
506
60
S6
Q
v
E00
1
B
E
=⋅⋅=⋅⋅=
==
⋅
=
⋅
=
VE=0,2
Y5=1
Y1 =0
Fc0 Fc1
Y3 =0
Y4=0

20. Aplicación de una Válvula Reguladora de Caudal de 2 Vías
Preconectada [ II ]
Aplicación a una Prensa de Estampación y Troquelado (Didáctica)Entrada del Cilindro
Al bajar la presión por ir sin carga el compensador
de presión no se activa ni siquiera a la mínima
presión de las que tiene para establecer.
Analizando las perdidas de carga:
VE=0,2
bar.203173PP
bar.178,52PP
bar.5,825,42PPP
bar.3111PPP
1TOTAL
01
M00
1M1
=+=+=∆
=⋅⋅=
=++=−=∆
=++=−=∆
=ϕ
Las fuerzas de rozamiento de las juntas, en estas
condiciones del movimiento de entrada sin carga,
pueden estimarse en: 3200 N. Por lo que:
bar.5,8P
bar.23326P
bar.26P
0
1
M
=
=−=
=
Lo que nos da unas presiones de:
bar.2626,4026,4PPP
bar.4,6
S10
3200
P
TOTALFRJM
1
FRJ
≈=+=∆+=
=
⋅
=
PM=26
P1=23
P0=8,5
Y5=1

21. Aplicación de una Válvula Reguladora de Caudal de 2 Vías
Preconectada [ II ]
Aplicación a una Prensa de Estampación y Troquelado (Didáctica)Fin de la Entrada del Cilindro
Fc0
Y5=0
Al llegar sobre el final de carrera FC0 se desexcita
Y5
PM=26
P1=23
P0=8,5

22. Aplicación de una Válvula Reguladora de Caudal de 2 Vías
Preconectada [ II ]
Aplicación a una Prensa de Estampación y Troquelado (Didáctica)Reposo e Inicio a la Espera de Nueva Carga
Todo ha vuelto a la posición de inicio y vuelve a
activarse el compensador a la mínima presión de
su control para poner el caudal de la bomba nulo
centrando la carcasa de paletas:
PT1=60 Bomba de paletas de
caudal variable
PS1=40
PM=60
P1=60
P0=27
El compensador de
presión está
accionado al
alcanzar la presión
de taraje PT1

23. Aplicación de una Válvula Reguladora de Caudal de 2 Vías
Preconectada [ II ]
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