Presentación explicativa de un equilibrado de carga incompleto al carecer de una correcta amortiguación

1. 3. Equilibrado de Carga Incompleto con Amortiguación de
Masas IncorrectaA lo largo de algunas presentaciones iremos analizando una progresión de casos del
equilibrado de cargas con amortiguación de masas.
1. Equilibrado de carga simple
2. Equilibrado de carga incorrecto
3. Equilibrado de carga incompleto
4. Equilibrado de carga completo

2. 3. Equilibrado de Carga Incompleto con Amortiguación de
Masas Incorrecta
https://Equilibrado de carga simple
1. Equilibrado de carga simple

3. 3. Equilibrado de Carga Incompleto con Amortiguación de
Masas Incorrecta
https://Equilibrado de carga incorrecto
2. Equilibrado de carga incorrecto

4. 3. Equilibrado de Carga Incompleto con Amortiguación de
Masas Incorrecta
Caso que nos ocupa en esta presentación.
3. Equilibrado de Carga Incompleto con Amortiguación Incorrecta

5. 3. Equilibrado de Carga Incompleto con Amortiguación de
Masas Incorrecta
4. Equilibrado de carga completo
https://Equilibrado de carga completo

6. 3. Equilibrado de Carga Incompleto con Amortiguación de
Masas Incorrecta
En todos los casos aplicaremos una misma necesidad:
Subir o bajar una masa de 10.000 Kgr., colocados sobre una
plataforma de 1.500 Kgr.
Analizando también el caso de bajar solo la plataforma.
APLICACIÓN PRÁCTICA:

7. 3. Equilibrado de Carga Incompleto con Amortiguación de
Masas Incorrecta
EQUILIBRADO DE CARGA
INCOMPLETO
CON AMORTIGUACIÓN DE MASAS INCORRECTA
EN ESTA PRESENTACIÓN TRATAREMOS EL:

8. 3. Equilibrado de Carga Incompleto con Amortiguación de
Masas Incorrecta
Válvula de presión en función de
Rodeo y Retención de la Carga
Una de las aplicaciones de uso que puede tener una válvula de acción
directa por relevo [Tipo “R”] es la de rodeo y retención de una carga así
como una incorrecta amortiguación, al detenerla bajando, por medio de
un retraso en su cierre originado por un estrangulador unidireccional
externo.
Retención de la Carga en Posición Inferior o Reposo
Estrangulador
unidireccional
externo
Válvula de presión de acción
directa tipo “R” de pilotaje
externo con drenaje interno

9. 3. Equilibrado de Carga Incompleto con Amortiguación de
Masas Incorrecta
N.112800m/s9,81Kgr11500gmL 2
sub. ≈⋅=⋅=
P1=3
P0=?
PM=3
Retención de la Carga en Posición Inferior o Reposo
Una de las aplicaciones de uso que puede tener una válvula de acción
directa por relevo [Tipo “R”] es la de equilibrado de una carga y su
posterior amortiguación al detenerla bajando.
Supongamos los datos para un supuesto con el que vamos a analizar
este equilibrado de la carga incorrecto con amortiguación. Datos que
fijaremos convenientemente para facilitar cálculos y tener una visión de
lo que ocurre.
Cilindro: S0 = 50 cm2
; S1 = 25 cm2
; Rmsub= Rmbaj= 0,96
Masa máxima a subir y bajar = 11.500 Kgr.
Masa plataforma= 1.500 Kgr. ; peso 14.700 N.
Masa Carga = 10.000 Kgr. ; peso 98.100 N.
Peso o Carga total L = 112.800 N.
Contrapresión estimada subiendo (S1/T) P1= 3 bar.
Perdida de carga impulsión subiendo (P/S0) PM-P0= 3+3=6 bar.
Perdida de carga impulsión bajando (P/S1) PM-P1= 3+1=4 bar.
Cilindrada de la bomba = 21,6 cm3/rev.
RVB = 0,94; RMB =0,96
Motor eléctrico = 1480 rpm

10. 3. Equilibrado de Carga Incompleto con Amortiguación de
Masas Incorrecta
P0=?
PM=3
bar.14)1
0,94
1
(262P
)1
Rm
1
(PP
)1
Rm
1
(
S10
L
S10
F
P
)1
Rm
1
(L
Rm
LRmL
F
LRmLFRm
LFRmLRm
FL
L
Rm
bar.226
500
112800
S10
L
P
Frj
sub
Lsub.Frj
sub0
sub.
0
rj
Frj
sub
sub.
sub
sub.subsub.
rj
sub.subsub.rjsub
sub.rjsubsub.sub
rjsub.
sub.
sub
0
sub.
Lsub.
=−⋅=
−⋅=
−⋅
⋅
=
⋅
=
−⋅=
⋅−
=
⋅−=⋅
=⋅+⋅
+
=
==
⋅
=
Calcularemos la presión de las fuerzas de rozamiento de las juntas una
vez que obtengamos la presión de la carga y, con ella, el rendimiento
mecánico del cilindro que en este caso de reposo (al ser estático el
rozamiento) es menor y lo consideraremos de Rm=0,94.
P1=3
Retención de la Carga en Posición Inferior o Reposo

11. 3. Equilibrado de Carga Incompleto con Amortiguación de
Masas Incorrecta
P0=213,5
PM=3
La válvula de Rodeo y
Retención de la carga,
tarada a 15 bar.
Aguanta perfectamente.
Pues la presión de P1 no
supera los 3 bar.
bar5,2135,114226P
5,1
2
3P
14)1
0,94
1
(262P
bar226
500
112800
S10
L
Pquepuesto
P
PPP
P
PPP
S10
SP10
S10
L
S10
F
P
SP10LFSP10
0
1
Frj
0
sub.
Lsub.
1
FrjLsub.0
1
Lsub.Frj0
0
11
0
sub.
0
rj
0
11sub.rj00
=+−=
===−⋅=
==
⋅
=
+−=
+=+
⋅
⋅⋅
+
⋅
=
⋅
+
⋅⋅+=+⋅ ⋅
ϕ
ϕ
ϕ
y
Calculadas la presión de la carga y la de las fuerzas de rozamiento de
las juntas, pasamos a establecer la ecuación de esfuerzos para
determinar la presión de P0 a máxima carga, reteniendo y en reposo.
Para ello igualamos las fuerzas resistentes o que se oponen al
movimiento, con las activas o que empujan; en lo que solemos
denominar ecuación de esfuerzos.
P1=3
Retención de la Carga en Posición Inferior o Reposo

12. 3. Equilibrado de Carga Incompleto con Amortiguación de
Masas Incorrecta
bar.242,561.59226P
P
P
P.PP
bar.9226235)1
Rm
1
(PP
bar.242,56236.5P
5,2365,1235
500
750
500
117500
P
50711750005P10
25310
0.96
112800
05P10
SP10
Rm
.L
SP10
SP10.Frj.LSP10
M
0
1
FrjLsubM
sub
Lsub.Frj
M
0
0
0
11
sub.
sub
00
11subsub00
=+++=
∆+++=
=−=−⋅=
=+=
=+=+=
+=⋅⋅
⋅⋅+=⋅⋅
⋅⋅+=⋅⋅
⋅⋅++=⋅⋅
ϕ
P0=236,5
PM=242,5
Presión de Taraje
Válvula de Seguridad
270 bar.
Al excitarse la bobina Y1 (Y1=1) el caudal de la bomba se dirige a la
superficie S0 para levantar la carga atravesando el antirretorno
incorporado a la válvula. El Rm mejora a 0,96 al ser dinámico.
Y1=1
Subida de la Máxima Carga y Presión Máxima
P1=3

13. 3. Equilibrado de Carga Incompleto con Amortiguación de
Masas Incorrecta
El caudal de la bomba al introducirse en la cámara llena de superficie
S0 generará una velocidad de ascensión de la carga de:
l/min.3094,097,31RQQ
l/min.97,31
1000
14806,21
1000
nV
Q
VBBUT
0
B
=⋅==
=
⋅
=
⋅
=
⋅
m/s1,0
506
30
S6
Q
v
0
UT
sub. =
⋅
=
⋅
=
Presión de Taraje
Válvula de Seguridad
270 bar.
Subida de la Máxima Carga y Velocidad de la misma.
P0=236,5
PM=242,5
P1=3

14. 3. Equilibrado de Carga Incompleto con Amortiguación de
Masas Incorrecta
Al activarse el final de carrera FC1 se desexcitará Y1
Y desaparecerá la fuerza de empuje, quedando la carga y la fuerza de
rozamiento de las juntas para frenarla.
Durante el movimiento de ascensión de la carga, la masa de la carga
lleva una energía cinética (ligada al movimiento) de:
FC0
FC1
Hcinética
HHcinética
2
cinética
2
sub.cinética
FRJ)gm(E
FRJgmE
J.5,571,011500
2
1
E
)0v(m
2
1
E
∆⋅+⋅=∆
∆⋅+∆⋅⋅=∆
=⋅⋅=∆
−⋅⋅=∆
La Masa, con su Velocidad, lleva una Energía Cinética a Amortiguar
Presión de Taraje
Válvula de Seguridad
270 bar.
P0=236,5
PM=242,5
P1=3

15. 3. Equilibrado de Carga Incompleto con Amortiguación de
Masas Incorrecta
En este caso: hasta detenerse con velocidad 0; la variación de la
energía cinética es absorbida por la variación de la energía potencial y
por el trabajo de las fuerzas de rozamiento de las juntas, o, dicho de
otra manera, por el trabajo de la carga y las fuerza de rozamiento
juntas.
FC1
P0=236,5
PM=242,5
P1=3
Hcinética
HHcinética
2
cinética
2
sub.cinética
FRJ)gm(E
FRJgmE
J.5,571,011500
2
1
E
)0v(m
2
1
E
∆⋅+⋅=∆
∆⋅+∆⋅⋅=∆
=⋅⋅=∆
−⋅⋅=∆
La Masa, con su Velocidad, lleva una Energía Cinética a Amortiguar

16. 3. Equilibrado de Carga Incompleto con Amortiguación de
Masas Incorrecta
mm.0,49m.00049,0
117300
5,57
)117300(57,5
)4500112800(57,5
)FRJg(mFRJgm57,5
FRJdeTrabajoEpotencialEcinética
N.450050910SP10FRJ
H
H
H
Hsub.Hsub.H
0FRJsub.
===∆
∆⋅=
∆⋅+=
∆⋅+⋅=∆⋅+∆⋅⋅=
+=
=⋅⋅=⋅⋅=
Y1=0
Amortiguación o Absorción de la Energía Cinética de la Masa.
FC1
P0<0
PM=4
P1=3
Cuando se desexcita Y1 (Y1=0)
La masas seguirán ascendiendo a expensas de la energía cinética
mientras la energía potencial y el trabajo de las fuerzas de rozamiento
la absorben.
Se producirá una depresión en la cámara llena con absorción de aceite
antes de que el antirretorno se cierre para sujetar las masas.
La carga es de 112800 N.
Ahora calculáremos la fuerza de rozamiento de las juntas y el
sobredesplazamiento sobre el final de carrera FC1 que procurará la
amortiguación de las masas, el cual será minúsculo.
[En este cálculo se ha considerado despreciable el frenado de la contrapresión en P1
Aunque es inicialmente importante, para ir decreciendo hasta ser nulo al final]

17. 3. Equilibrado de Carga Incompleto con Amortiguación de
Masas Incorrecta
Una vez en su posición elevada, la carga permanecerá retenida por la
válvula de rodeo que, tarada por encima de la presión de P1, no podrá
abrir.
Retención de la Carga en Posición Superior
P0=213,5
PM=3
P1=3
La válvula de presión,
tarada a 15 bar., retiene
la carga y aguanta
perfectamente.
Pues la presión de P1 no
supera los 3 bar.

18. 3. Equilibrado de Carga Incompleto con Amortiguación de
Masas Incorrecta
Si excitamos Y2 (Y2=1), entonces el empuje de la bomba forzará a
abrir la válvula de rodeo y retención de la carga y, por tanto, esta
bajará siempre por efecto de ese empuje y nunca por su propio peso.
Puesto que, como ya hemos dicho, la válvula de rodeo y retención está
tarada a 15 bar. Se cumplirá la ecuación de esfuerzos siguiente, en
donde consideraremos la fuerza de rozamiento de las juntas del mismo
valor que subiendo:
Y2=1
bar.5,22492265,7P
45001280013750P500
450050P10128001255110
FRJSP10LSP10
0
0
0
baj.00baj.11
=−+=
−+=⋅
+⋅⋅=+⋅⋅
+⋅⋅=+⋅⋅
Bajando a Plena Carga
P0=224,5
PM=19
P1=15

19. 3. Equilibrado de Carga Incompleto con Amortiguación de
Masas Incorrecta
Y2=1 bar.5,279295,7P
4500147003750P500
450050P1014700255110
FRJSP10LSP10
N.450050910SP10FRJ
0
0
0
baj.00baj.11
0FRJsub.
=−+=
−+=⋅
+⋅⋅=+⋅⋅
+⋅⋅=+⋅⋅
=⋅⋅=⋅⋅=
P0=27,5
PM=19
P1=15
BAJAR SIN
CARGA
Bajando Sin Carga
Si excitamos Y2 (Y2=1), entonces el empuje de la bomba forzará a
abrir la válvula de rodeo y retención de la carga y, por tanto, esta
bajará siempre por efecto de ese empuje y nunca por su propio peso.
Puesto que, como ya hemos dicho, la válvula de rodeo y retención está
tarada a 15 bar. Se cumplirá la ecuación de esfuerzos siguiente, en
donde consideraremos la fuerza de rozamiento de las juntas del mismo
valor que subiendo:
Como consecuencia
de la bajada de
presión en P0 , la
válvula de rodeo o
retención de la carga,
debe abrir más que a
plena carga.

20. 3. Equilibrado de Carga Incompleto con Amortiguación de
Masas Incorrecta
El caudal de la bomba al introducirse en la cámara anular de la
superficie S1 generará una velocidad de bajada de la carga de:
m/s2,0
526
30
S6
Q
v
1
UT
baj. =
⋅
=
⋅
=
Bajando a Plena Carga, Velocidad de Bajada
l/min.3094,097,31RQQ
l/min.97,31
1000
14806,21
1000
nV
Q
VBBUT
0
B
=⋅==
=
⋅
=
⋅
=
⋅
VOLVAMOS
A LA CARGA
P0=224,5
PM=19
P1=15

21. 3. Equilibrado de Carga Incompleto con Amortiguación de
Masas Incorrecta
Al activarse el final de carrera FC0 se desexcitará Y2
Y desaparecerá la fuerza de empuje, quedando solo la presión P0
frenando las masas, con la válvula de rodeo y retención cerrando
lentamente mientras intenta hacer una amortiguación incorrecta
mediante este subterfugio para ir reduciendo paulatinamente la
velocidad de bajada.
Durante este movimiento de bajada de la carga, las masas llevaban
una energía cinética:
FC0
]cmVv;bar.[PVOLcinética
36
3
3
2
24
2
VOLH1cinética
2
cinética
2
baj.cinética
3
OLTVVP
10
1
E
10
1
cm10
m1
]cm[
m1
cm10
]
cm
DN
[
VPSPE
J.2302,011500
2
1
E
)0v(m
2
1
E
=∆=∆⋅⋅=∆
==
∆⋅=∆⋅⋅=∆
=⋅⋅=∆
−⋅⋅=∆
factor
Y2=1
La Masa, con su Velocidad, lleva una Energía Cinética

22. 3. Equilibrado de Carga Incompleto con Amortiguación de
Masas Incorrecta
Pues en este caso la variación de la Energía cinética no es absorbida
por la válvula de presión, sino por su cierre lento, provocado por el
estrangulador que dificulta su cierre, es quien va disminuyendo la
velocidad. Pero esta no es una forma correta.
Por tanto todo se fía al cierre lento de la válvula de rodeo y retención
de carga, cuyo comportamiento podría llegar a ser bastante
“asintótico”, con una reducción muy brusca al final y, por tanto, no
amortiguada; o, todo lo contrario si se estrangula mucho y se dificulta
el corte de la vena líquida de la válvula de rodeo manteniéndose
abierta. Esto es así porque amortiguar mediante un cierre progresivo, o
resistencia variable, requiere que la forma de hacerlo esté muy bien
estudiada.
Una Energía Cinética que se pretende Amortiguar Incorrectamente
FC0
Y2=1

23. 3. Equilibrado de Carga Incompleto con Amortiguación de
Masas Incorrecta
Pretender amortiguar masas mediante un cierre progresivo de la
válvula de rodeo y retención, sin tener ningún control sobre la presión
que pueda sobrevenir en la cámara llena del cilindro o P0.
No es correcto
Aunque pueda hacerse y de suyo se hace en casos de poca energía
cinética acumulada (no superior a 50 J.) pero siempre sería
aconsejable la instalación de un tramo de manguera flexible en la zona
de P0.
Incorrecta Amortiguación o Absorción de la Energía Cinética de la Masa.
P0=?
PM=3
P1<3 Presión retenida que
dificulta el cierre de
la válvula.

24. 3. Equilibrado de Carga Incompleto con Amortiguación de
Masas Incorrecta
Por último, se cerrará la válvula y las masas se detendrán.
Equilibrado de Carga en Posición Inferior
P0=213,5
PM=3
P1=3

25. 3. Equilibrado de Carga Incompleto con Amortiguación de
Masas Incorrecta
https://www.facebook.com/pages/OLEOHIDR%C3%81ULICA-INDUSTRIAL/141154685899979?sk=photos_stream&tab=photos_albums
OLEOHIDRÁULICA INDUSTRIAL en facebook
649751806840