Explicación detallada de cómo funciona un compensador de presión en una bomba de paletas de caudal variable

1. Bombas de Paletas de Caudal Variable con Compensador de Presión
(II)
EXPLICACIÓN EN DETALLE DEL COMPENSADOR DE PRESIÓN

2. Bombas de Paletas de Caudal Variable con Compensador de Presión
(II)
ESQUEMA DEL CIRCUITO PARA LA EXPLICACIÓN

3. Bombas de Paletas de Caudal Variable con Compensador de Presión
(II)
ARRANCA EL MOTOR DE LA BOMBA - SE ACTIVA LA VÁLVULA PILOTO

4. Bombas de Paletas de Caudal Variable con Compensador de Presión
(II)
El venting de la ´Válvula de Frenado
está cerrado y el motor oleohidráulico
está parado
1
PMS
PFP
ARRANCA EL MOTOR DE LA BOMBA - SE ACTIVA LA VÁLVULA PILOTO

5. Bombas de Paletas de Caudal Variable con Compensador de Presión
(II)
1 2
PMS
PFP
Al arrancar el motor
impulsor de la bomba la
presión sube al buscar
el caudal de la bomba
su salida
El venting de la ´Válvula de Frenado
está cerrado y el motor oleohidráulico
está parado
ARRANCA EL MOTOR DE LA BOMBA - SE ACTIVA LA VÁLVULA PILOTO

6. Bombas de Paletas de Caudal Variable con Compensador de Presión
(II)
1 2
Lo que hace que se
abra la válvula piloto de
control de la presión
dejando circular un
pequeño caudal qFP.
3
PMS
PFP
qFP
Al arrancar el motor
impulsor de la bomba la
presión sube al buscar
el caudal de la bomba
su salida
El venting de la ´Válvula de Frenado
está cerrado y el motor oleohidráulico
está parado
ARRANCA EL MOTOR DE LA BOMBA - SE ACTIVA LA VÁLVULA PILOTO

7. Bombas de Paletas de Caudal Variable con Compensador de Presión
(II)
1 2
Lo que hace que se
abra la válvula piloto de
control de la presión
dejando circular un
pequeño caudal qFP.
3
El caudal qFP al pasar
por el chicler RFP
genera una ∆PFP
PMS
PFP
4
qFP
RFP
FP
FP
FP
2
FPFPFPMSFP
R
P
q
qRPPP
∆
=
⋅=−=∆
Al arrancar el motor
impulsor de la bomba la
presión sube al buscar
el caudal de la bomba
su salida
El venting de la ´Válvula de Frenado
está cerrado y el motor oleohidráulico
está parado
ARRANCA EL MOTOR DE LA BOMBA - SE ACTIVA LA VÁLVULA PILOTO

8. Bombas de Paletas de Caudal Variable con Compensador de Presión
(II)
1 2
Lo que hace que se
abra la válvula piloto de
control de la presión
dejando circular un
pequeño caudal qFP.
3
El caudal qFP al pasar
por el chicler RFP
genera una ∆PFP
PMS
PFP
4
qFP
RFP
FP
FP
FP
2
FPFPFPMSFP
R
P
q
qRPPP
∆
=
⋅=−=∆
Tal ∆PFP es detectada por el compensador de
presión que se activa al ser equilibrada la
presión de su muelle PMC en busca de una
posición de equilibrio que estabilice el sistema.
5
bars.)16a8entre(dePP MCFP ==∆
ARRANCA EL MOTOR DE LA BOMBA - SE ACTIVA EL COMPENSADOR
Al arrancar el motor
impulsor de la bomba la
presión sube al buscar
el caudal de la bomba
su salida
El venting de la ´Válvula de Frenado
está cerrado y el motor oleohidráulico
está parado

9. Bombas de Paletas de Caudal Variable con Compensador de Presión
(II)
1 Lo que hace que se
abra la válvula piloto de
control de la presión
dejando circular un
pequeño caudal qFP.
3
El caudal qFP al pasar
por el chicler RFP
genera una ∆PFP
PMS
PFP
4
Tal ∆PFP es detectada por el compensador de
presión que se activa al ser equilibrada la
presión de su muelle PMC en busca de una
posición de equilibrio que estabilice el sistema.
5
RFP
2
qFP
FP
FP
FP
2
FPFPFPMSFP
R
P
q
qRPPP
∆
=
⋅=−=∆
bars.)16a8entre(dePP MCFP ==∆
Al arrancar el motor
impulsor de la bomba la
presión sube al buscar
el caudal de la bomba
su salida
El venting de la ´Válvula de Frenado
está cerrado y el motor oleohidráulico
está parado
ARRANCA EL MOTOR DE LA BOMBA - SE ACTIVA EL COMPENSADOR

10. Bombas de Paletas de Caudal Variable con Compensador de Presión
(II)
A parte del caudal qFP que circula por la Válvula piloto de presión generando la ∆PFP que acciona al
compensador (al activarse éste) se genera un caudal qFC que circula a través de la Resistencia de pared
larga RFC y de la Resistencia Variable RV que genera la apertura a tanque que la ecuación de esfuerzos
sobre él gestiona.
1
PMS
PFP
RFP
RFc
qFP
qFCqFC
RV
CONSTANTE
INICIALTARAJEMC
X
XCONSTANTEINICIALTARAJEMC
X
C
MUELLE
C
MUELLE
FPMS
XMUELLE0MUELLECFPCMS
X0MUELLECFPCMS
K
PP
KPP
S10
K
S10
X0K
PP
KXKSP10SP10
)(XKSP10SP10
−
=∆
∆⋅+=
∆⋅
⋅
+
⋅
⋅
=−
∆⋅+⋅=⋅⋅−⋅⋅
∆+⋅+⋅⋅=⋅⋅
2
Es decir el compensador se posiciona abierto en
cuanto la PMS supere a la presión PFP en la presión
de taraje inicial del compensador que suele ser de 8
a 16 bars. PMS - PFP = 8 a 16 bars.
Comenzando a variar la RV de infinito a cero
ARRANCA EL MOTOR DE LA BOMBA - SE ACTIVA EL COMPENSADOR

11. Bombas de Paletas de Caudal Variable con Compensador de Presión
(II)
A parte del caudal qFP que circula por la Válvula piloto de presión generando la ∆PFP que acciona al
compensador (al activarse éste) se genera un caudal qFC que circula a través de la Resistencia de pared
larga RFC y de la Resistencia Variable RV que genera la apertura a tanque que la ecuación de esfuerzos
sobre él gestiona.
1
PMS
PFP
RFP
RFc
qFP
qFCqFC
RV
3
2
La presión PX controla la ecuación de esfuerzos del mando
de la cilindrada variable de la bomba. Pero esa es otra
ecuación de esfuerzos
Es decir el compensador se posiciona abierto en
cuanto la PMS supere a la presión PFP en la presión
de taraje inicial del compensador que suele ser de 8
a 16 bars. PMS - PFP = 8 a 16 bars.
Comenzando a variar la RV de infinito a cero
X
V
1
R
∆
⇒
PX
CONSTANTE
INICIALTARAJEMC
X
XCONSTANTEINICIALTARAJEMC
X
C
MUELLE
C
MUELLE
FPMS
XMUELLE0MUELLECFPCMS
X0MUELLECFPCMS
K
PP
KPP
S10
K
S10
X0K
PP
KXKSP10SP10
)(XKSP10SP10
−
=∆
∆⋅+=
∆⋅
⋅
+
⋅
⋅
=−
∆⋅+⋅=⋅⋅−⋅⋅
∆+⋅+⋅⋅=⋅⋅
ARRANCA EL MOTOR DE LA BOMBA - SE ACTIVA EL COMPENSADOR

12. Bombas de Paletas de Caudal Variable con Compensador de Presión
(II)
A parte del caudal qFP que circula por la Válvula piloto de presión generando la ∆PFP que acciona al
compensador (al activarse éste) se genera un caudal qFC que circula a través de la Resistencia de pared
larga RFC y de la Resistencia Variable RV que genera la apertura a tanque que la ecuación de esfuerzos
sobre él gestiona.
1
PMS
PFP
RFP
RFc
qFP
qFCqFC
RV
3
La presión PX controla la ecuación de esfuerzos del mando
de la cilindrada variable de la bomba. Pero esa es otra
ecuación de esfuerzos
R
1
V
X
⇒
∆
2
Es decir el compensador se posiciona abierto en
cuanto la PMS supere a la presión PFP en la presión
de taraje inicial del compensador que suele ser de 8
a 16 bars. PMS - PFP = 8 a 16 bars.
Comenzando a variar la RV de infinito a cero
PX
CONSTANTE
INICIALTARAJEMC
X
XCONSTANTEINICIALTARAJEMC
X
C
MUELLE
C
MUELLE
FPMS
XMUELLE0MUELLECFPCMS
X0MUELLECFPCMS
K
PP
KPP
S10
K
S10
X0K
PP
KXKSP10SP10
)(XKSP10SP10
−
=∆
∆⋅+=
∆⋅
⋅
+
⋅
⋅
=−
∆⋅+⋅=⋅⋅−⋅⋅
∆+⋅+⋅⋅=⋅⋅
ARRANCA EL MOTOR DE LA BOMBA - SE ACTIVA EL COMPENSADOR

13. Bombas de Paletas de Caudal Variable con Compensador de Presión
(II)
SITUACIÓN DE EQUILIBRIO EN EL COMPENSADOR
El caudal qFC que circula a través de la Resistencia de pared larga RFC y de la Resistencia Variable RV
veremos que es el responsable de la presión PX
2
1
PMS
PFP
RFP
RFc
qFP
2
qFCqFC
RV
La presión PX controla la ecuación de esfuerzos
del mando de la cilindrada variable de la bomba
V
X
FC
2
FCVX
FC
XMS
FC
2
FCFCXMS
R
P
q
qRP
R
PP
q
qRPP
=
⋅=
−
=
⋅=−
V
X
FC
XMS
FC
R
P
R
PP
q =
−
=
PX

14. Bombas de Paletas de Caudal Variable con Compensador de Presión
(II)
SITUACIÓN DE EQUILIBRIO EN EL COMPENSADOR
2
1
PMS
PFP
La presión PX controla la ecuación de esfuerzos
del mando de la cilindrada variable de la bomba
qFC
RFP
RFc
qFP
qFC
RV
V
X
FC
2
FCVX
FC
XMS
FC
2
FCFCXMS
R
P
q
qRP
R
PP
q
qRPP
=
⋅=
−
=
⋅=−
V
X
FC
XMS
FC
R
P
R
PP
q =
−
=
El caudal qFC que circula a través de la Resistencia de pared larga RFC y de la Resistencia Variable RV
veremos que es el responsable de la presión PX
PX

15. Bombas de Paletas de Caudal Variable con Compensador de Presión
(II)
SITUACIÓN DE EQUILIBRIO EN EL COMPENSADOR
PMS
PFP
En esta expresión de PX vemos que si RV crece
entonces PX crece y se acerca a PMS
Pero por el contrario, si RV disminuye entonces
PX disminuye y se acerca a 0
qFC
RFP
RFc
qFP
qFC
RV
Rv)R(
RP
P
R
Rv)R(P
P
RR
RvPRP
R
P
R
P
R
P
R
P
R
PP
;
R
P
R
PP
FC
VMS
X
V
FCX
MS
VFC
XFCX
FC
X
V
X
FC
MS
V
X
FC
XMS
V
X
FC
XMS
+
⋅
=
+⋅
=
⋅
⋅+⋅
=+=
=
−
=
−
XV PR ⇒
PX

16. Bombas de Paletas de Caudal Variable con Compensador de Presión
(II)
SITUACIÓN DE EQUILIBRIO EN EL COMPENSADOR
PMS
PFP
En esta expresión de PX vemos que si RV crece
entonces PX crece y se acerca a PMS
Pero por el contrario, si RV disminuye entonces
PX disminuye y se acerca a 0
qFC
RFP
RFc
qFP
qFC
RV
Rv)R(
RP
P
R
Rv)R(P
P
RR
RvPRP
R
P
R
P
R
P
R
P
R
PP
;
R
P
R
PP
FC
VMS
X
V
FCX
MS
VFC
XFCX
FC
X
V
X
FC
MS
V
X
FC
XMS
V
X
FC
XMS
+
⋅
=
+⋅
=
⋅
⋅+⋅
=+=
=
−
=
−
XV PR ⇒
PX

17. Bombas de Paletas de Caudal Variable con Compensador de Presión
(II)
SITUACIÓN DE EQUILIBRIO EN EL MANDO DE LA CILINDRADA
Con todo lo anterior podemos plantearnos la ecuación de esfuerzos del mando que controla la cilindrada
de la bomba provocando una variación de la misma, ya que si = PMS será máxima coincidiendo con la
RV= infinito del compensador sin accionar. Pero al accionarse el compensador al haberse alcanzado
una máxima presión, la presión PX disminuirá al disminuir la RV hasta alcanzar al dar únicamente el
caudal qFP +qFC que se requiere para el control y regulación del sistema.
1
PMS
PFP
qFC
RFP
RFc
qFP
qFC
RV
MUELLE
X
MS
X
Y
Y
X
MUELLE
X
MS
AX
YMUELLEXXAMS
YMUELLEXXAMS
K
)P
Z
P
(S10
S10
K
P
Z
P
SZS
KSP10SP10
KSP10SP10
−⋅⋅
=∆
∆⋅
⋅
=−
⋅=
∆⋅=⋅⋅−⋅⋅
∆⋅+⋅⋅=⋅⋅
PX

18. Bombas de Paletas de Caudal Variable con Compensador de Presión
(II)
Con todo lo anterior podemos plantearnos la ecuación de esfuerzos del mando que controla la cilindrada
de la bomba provocando una variación de la misma, ya que si = PMS será máxima coincidiendo con la
RV= infinito del compensador sin accionar. Pero al accionarse el compensador al haberse alcanzado
una máxima presión, la presión PX disminuirá al disminuir la RV hasta alcanzar al dar únicamente el
caudal qFP +qFC que se requiere para el control y regulación del sistema.
2
1
PMS
PFP
Es decir si PX crece ∆Y decrece, la cilindrada de la bomba V0 crece al
aumentar (en este caso) la excentricidad ∆e hasta que la presión
PX >=PMS/Z , en cuyo caso habrá la máxima cilindrada, impulsando la
bomba el máximo caudal.
Pero si PX decrece ∆Y crece, la cilindrada de la bomba V0 decrece hasta
que la presión PX genere una ∆Y que corresponda a la mínima
cilindrada que da únicamente el caudal necesario para el control y la
regulación, sin aportar ningún caudal al sistema que se mantiene a la
máxima presión.
qFC
RFP
RFc
qFP
qFC
RV
MUELLE
X
MS
X
Y
Y
X
MUELLE
X
MS
AX
YMUELLEXXAMS
YMUELLEXXAMS
K
)P
Z
P
(S10
S10
K
P
Z
P
SZS
KSP10SP10
KSP10SP10
−⋅⋅
=∆
∆⋅
⋅
=−
⋅=
∆⋅=⋅⋅−⋅⋅
∆⋅+⋅⋅=⋅⋅
CAUDAL0
Y
X QVΔe
Δ
1
P ⇒⇒⇒⇒
PX
SITUACIÓN DE EQUILIBRIO EN EL MANDO DE LA CILINDRADA

19. Bombas de Paletas de Caudal Variable con Compensador de Presión
(II)
RESUMEN
PMS
PFP
qFC
RFP
RFc
qFP
qFC
RV
PX
MÁXIMAMSMÍNIMAV
MÍNIMAVMÍNIMAX
MÍNIMAXMÁXIMAY
MÁXIMAYMÍNIMA
MÍNIMAMÍNIMOCAUDAL
FCFPMÍNIMOCAUDAL
CAUDAL0
Y
X
XVFC
FC
X
FPMS
FPMSFPFPMS
PR
RP
PΔ
ΔΔe
ΔeQ
qqQ
QV
Δe
Δ
1
P
PRq
q
Δ
1
PP
PPqPP
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
+=
⇒⇒
⇒⇒
⇒⇒
⇒⇒−
−⇒⇒⇒

20. Bombas de Paletas de Caudal Variable con Compensador de Presión
(II)
EN ESTA SITUACIÓN DE PARO SE ARRANCA EL MOTOR OLEOHIDRÁULICO

21. Bombas de Paletas de Caudal Variable con Compensador de Presión
(II)
SE ARRANCA EL MOTOR OLEOHIDRÁULICO Y LA PRESIÓN ES LA DE LA CARGA
Y1=1

22. Bombas de Paletas de Caudal Variable con Compensador de Presión
(II)
El venting de la ´Válvula de Frenado está abierto, la Válvula
de Frenado se abre y el motor oleohidráulico arranca
1
PMS=PL
PFP=PL
Y1=1
SE ARRANCA EL MOTOR OLEOHIDRÁULICO Y LA PRESIÓN ES LA DE LA CARGA

23. Bombas de Paletas de Caudal Variable con Compensador de Presión
(II)
PMS=PL
PFP=PL
Y1=1
El venting de la ´Válvula de Frenado está abierto, la Válvula
de Frenado se abre y el motor oleohidráulico arranca
1
Al arrancar el motor oleohidráulico la
presión baja hasta la presión de la carga PL
2
SE ARRANCA EL MOTOR OLEOHIDRÁULICO Y LA PRESIÓN ES LA DE LA CARGA

24. Bombas de Paletas de Caudal Variable con Compensador de Presión
(II)
PMS=PL
PFP=PL
Y1=1
El venting de la ´Válvula de Frenado está abierto, la Válvula
de Frenado se abre y el motor oleohidráulico arranca
1
Al arrancar el motor oleohidráulico la
presión baja hasta la presión de la carga PL
2
Al igualarse PMS y PFP entonces ∆PFP=0 y el
compensador de presión se cierra
3
SE ARRANCA EL MOTOR OLEOHIDRÁULICO Y LA PRESIÓN ES LA DE LA CARGA

25. Bombas de Paletas de Caudal Variable con Compensador de Presión
(II)
PMS=PL
PFP=PL
Y1=1
El venting de la ´Válvula de Frenado está abierto, la Válvula
de Frenado se abre y el motor oleohidráulico arranca
1
Al arrancar el motor oleohidráulico la
presión baja hasta la presión de la carga PL
2
Al igualarse PMS y PFP entonces ∆PFP=0 y el
compensador de presión se cierra
3
PX =PL
Entonces PX =PL y la cilindrada V0 se hace
máxima impulsando la bomba el máximo caudal
4
SE ARRANCA EL MOTOR OLEOHIDRÁULICO Y LA PRESIÓN ES LA DE LA CARGA

26. Bombas de Paletas de Caudal Variable con Compensador de Presión
(II)
PMS=PL
PFP=PL
Y1=1
El venting de la ´Válvula de Frenado está abierto, la Válvula
de Frenado se abre y el motor oleohidráulico arranca
1
Al arrancar el motor oleohidráulico la
presión baja hasta la presión de la carga PL
2
Al igualarse PMS y PFP entonces ∆PFP=0 y el
compensador de presión se cierra
3
PX =PL
Entonces PX =PL y la cilindrada V0 se hace
máxima impulsando la bomba el máximo caudal
4
SE ARRANCA EL MOTOR OLEOHIDRÁULICO Y LA PRESIÓN ES LA DE LA CARGA

27. Bombas de Paletas de Caudal Variable con Compensador de Presión
(II)
APROXIMACIÓN PRÁCTICA - MOTOR OLEOHIDRÁULICO PARADO
PMS=130 bars
PFP
PXCilind. V0= 40 cm3
/rev
n= 1500 rpm
qFP= 4 l/m
qFC= 5 l/m
Q= 9 l/m

28. Bombas de Paletas de Caudal Variable con Compensador de Presión
(II)
PMS=PL=110
PFP=PL =110
PX =PL =110
Q
APROXIMACIÓN PRÁCTICA - MOTOR OLEOHIDRÁULICO EN MARCHA

29. Bombas de Paletas de Caudal Variable con Compensador de Presión
(II)
APLICACIONES DEL “VENTING”
Con Distribuidor para Descarga

30. Bombas de Paletas de Caudal Variable con Compensador de Presión
(II)
PMS=Pmini´ma
PFP=0
qFP
qFCqFC
Y2=0Y1=0
APROXIMACIÓN PRÁCTICA - MOTOR OLEOHIDRÁULICO PARADO

31. Bombas de Paletas de Caudal Variable con Compensador de Presión
(II)
PMS=Pmáxima
PFP
qFP
qFCqFC
Y2=1Y1=0
APROXIMACIÓN PRÁCTICA - MOTOR OLEOHIDRÁULICO PARADO

32. Bombas de Paletas de Caudal Variable con Compensador de Presión
(II)
PMS=PL
PFP=PL
Y2=1Y1=1
APROXIMACIÓN PRÁCTICA - MOTOR OLEOHIDRÁULICO EN MARCHA

33. Bombas de Paletas de Caudal Variable con Compensador de Presión
(II)
APLICACIONES DEL “VENTING”
Como Simple Sensor de Carga

34. Bombas de Paletas de Caudal Variable con Compensador de Presión
(II)
PMS=Pmini´ma
PFP=0
qFP
qFCqFC
Y2=0
Y1=0
APROXIMACIÓN PRÁCTICA - MOTOR OLEOHIDRÁULICO PARADO

35. Bombas de Paletas de Caudal Variable con Compensador de Presión
(II)
PMS=Pmáxima
PFP
qFP
qFCqFC
Y1=0
Y2=1
APROXIMACIÓN PRÁCTICA - MOTOR OLEOHIDRÁULICO PARADO

36. Bombas de Paletas de Caudal Variable con Compensador de Presión
(II)
PMS=PL+PMC
PFP=PL
Y1=1
Y2=1
APROXIMACIÓN PRÁCTICA - MOTOR OLEOHIDRÁULICO EN MARCHA

37. Bombas de Paletas de Caudal Variable con Compensador de Presión
(II)
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