Servopilotada (ii)

Oleohidráulica Servopilotada (II)
Repaso al - Primer principio
ROH
P2 P2

Sin circulación de caudal no hay caída de presión
ROH
P2 P2
Si NO hay circulación a través de un estrangulador o resistencia oleohidráulica, no existe ninguna diferencia
de presión a un lado o al otro del estrangulador.

La Caída de Presión en una Resistencia Oleohidráulica
ROH
P1 P2
Si no hay circulación a través de un estrangulador o resistencia oleohidráulica, no existe ninguna diferencia
Ahora bien, si hacemos pasar un caudal Q: inmediatamente aumenta la presión en el lado de la entrada,
originando la diferencia de presión comúnmente llamada perdida de carga en la dirección del caudal.
Q

La Caída de Presión en una Resistencia Oleohidráulica
ROH
P1 P2
Si no hay circulación a través de un estrangulador o resistencia oleohidráulica, no existe ninguna diferencia
Ahora bien, si hacemos pasar un caudal Q: inmediatamente aumenta la presión en el lado de la entrada,
originando la caída de presión comúnmente llamada perdida de carga en la dirección del caudal.
Siendo proporcional tal caída de presión a la resistencia y al cuadrado del caudal en circulación.
Q
2
OH21 QRP-PP ⋅==∆

Corolario al Primer principio
ROH
P2
P1 P1
P1
Si no hay circulación a través de un estrangulador o
resistencia oleohidráulica, no existe ninguna
diferencia de presión a un lado o al otro del
estrangulador.
Pero si (a diferencia del caso anterior) no se
pretende hacer pasar ningún caudal sino que ocurre
una descompresión en alguno de los extremos del
estrangulador y (puesto que todo fluido fluye hacía
las bajas presiones) se originaría un flujo o caudal
por el estrangulador que seguiría la misma ley ya
vista.
Q
ROH
OH
2
OH21
R
P
Q
QRP-PP
∆
=
⋅==∆

Repaso al - Segundo principio
F1
X2
F2

Equilibrio de Fuerzas en un Muelle
Todo muelle comprimido reacciona con una fuerza de empuje proporcional a la de compresión, buscando
recuperar su posición inicial.
XKF 2M2 ⋅=
F1
X2
F2

La Proporcionalidad de la Fuerza de un Muelle
Todo muelle comprimido reacciona con una fuerza de empuje proporcional a la de compresión, buscando
recuperar su posición inicial.
Si se comprime más aumenta la fuerza de igual manera...
XKF 1M1 ⋅=X1
F1

Todo muelle comprimido reacciona con una fuerza de empuje igual a la de compresión, buscando recuperar
su posición inicial.
Si se comprime más aumentando la fuerza de igual manera...
XKF 1M1 ⋅=
X1
F1

Todo muelle comprimido reacciona con una fuerza de empuje igual a la de compresión, buscando recuperar
su posición inicial.
Si se comprime más aumentando la fuerza de igual manera...
Existiendo una misma constante de proporcionalidad entre fuerzas y compresión del muelle.
XKF 2M2 ⋅=
XKF 1M1 ⋅=
X1
F1
X2
F2
X
F
X-X
F-F
K
21
21
M
∆
∆
==

Regulación de un Bloque de Mando Normalmente Cerrado y Superficies Iguales

En todo lo concerniente a la
regulación es importante
localizar el «chicler», que
estará entre el lado del
muelle del «Mando» y el lado
del accionamiento.
Mando
ChiclerA
B

del accionamiento.
No debe olvidarse que el
objetivo fundamental es
establecer (y regular) una
determinada posición del
«Mando».
Mando
ChiclerA
B

Para establecer la regulación deben
concurrir una serie de circunstancias:
1) Que la válvula limitadora de presión
piloto estabilice una presión en el lado del
muelle del «Mando» PD al paso de un
determinado caudal.
del accionamiento.
determinada posición del
«Mando».
Mando
ChiclerA
B
PD
Válvula piloto principal
PA

determinado caudal.
2) Que el caudal, que pasa por el piloto,
quede determinado por la diferencia de
presión que equilibra el muelle entre el
lado de accionamiento y el lado del
muelle.
del accionamiento.
determinada posición en el
«Mando».
Mando
ChiclerA
B
PD
PA
PA-PD
Válvula piloto principal

Mando
Chicler
A
B
D
RVM
QC
RVP
determinado caudal.
muelle.
del accionamiento.
«Mando».
Mando
3) Que dicha diferencia de presión posicione el mando abriendo una apertura entre «A» y «B», lo que
equivale a establecer una determinada resistencia variable «RVM» que auto-ajusta la regulación.
A
B
PD
PA

Mando
Chicler
A
B
D
RVM
QC
RVP
determinado caudal.
muelle.
del accionamiento.
«Mando».
Mando
3) Que dicha diferencia de presión posicione el mando abriendo una apertura entre «A» y «B», lo que
equivale a establecer una determinada resistencia variable «RVM» que auto-ajusta la regulación.
4) Tal resistencia variable «RVM», estabiliza la presión en la entrada «A».
A
B

En la explicación anterior os
he hecho pensar partiendo
desde la válvula piloto hasta
la presión de la entrada «A».
Ahora empezaré por el
último punto: el 4); para
repasar los conceptos
formalmente.
Mando
Chicler
A
B
D
RVM
4) Tal resistencia variable «RVM» estabiliza
la presión PA en la entrada «A».
Quedando reguladas todas las demás
presiones.
QC
RVP
PA

Mando
A
B
D
SA = SD
QC
QV
4) Tal resistencia variable «RVM» estabiliza
la presión PA en la entrada «A».
Quedando reguladas todas las demás
presiones.
Al abrirse la válvula piloto el caudal QC
que pasa por el «Chicler» sale por ella
hacia «D» y, por tanto, el restante caudal
del sistema QV, pasa a través de la
regulación del mando RVM, también hacia
«B».
QC
QL
VquepequeñomásmuchoC
CVL
LSB
QQ
QQQ
QQQ
+=
+=
Chicler
RVM
formalmente.
RVP

Mando
A
B
D
SA = SD
QC
QV
2
VVMAB
B
2
VVMA
2
VVMBA
QRP0P
PQRP
QRP-P
⋅=⇒=
+⋅=
⋅=
Chicler
RVM
formalmente.
4) Que la tal resistencia variable «RVM»
estabilice la presión PA en la entrada «A»,
estabilizando todas las demás presiones.
Al abrirse la válvula piloto el caudal QC
que pasa por el «Chicler» sale por ella
hacia «D» y, por tanto, el restante caudal
del sistema QV, pasa a través de la
regulación del mando RVM, también hacia
«B».
QL
CVL
LSB
QQ
QQQ
QQQ
+=
+=
QCRVP

El mando abrirá una determinada «RVM»
elevando PA, de tal forma que existirá una
determinada diferencia de presión PA-PD
que ajuste la apertura al desplazarse un
determinado ∆XM
3) Que dicha diferencia de
presión posicione el mando
abriendo una apertura entre
«A» y «B», lo que equivale a
establecer una determinada
resistencia variable «RVM».
Mando
A
B
D
X
A
M
DA
XMADA
S10
K
)P-(P
KS)P-(P10
∆⋅
⋅
=
∆⋅=⋅⋅SA = SD
QC
QV
Chicler
RVM
QCRVP

2) Que el caudal que pasa
por el piloto quedará, por
tanto, determinado por la
diferencia de presión entre el
lado de accionamiento PA y
el lado del muelle PD.
Mando
A
B
D
C
DA
C
2
CCDA
R
)P-(P
Q
QR)P-(P
=
⋅=
SA = SD
Representaremos la resistencia fija del
chicler por RC
QC
QV
Chicler
RVM
Puesto que RC es una resistencia muy
elevada y (PA-PB) una diferencia muy
pequeña el caudal QC es muy pequeño.
QCRVP

1) Que la válvula piloto
estabilice una presión en el
lado del muelle del «Mando»
al paso de un determinado
caudal.
Mando
A
B
D
2
CVPD
B
QRP
0PSi
⋅=
=
SA = SD
Una vez estabilizado el sistema el caudal
QC al pasar por la válvula piloto, estabiliza
la presión PD al ser QC muy pequeña y RVP
muy grande al ser la constante del muelle
del piloto muy elevada.
[Durante todo el periodo transitorio, el caudal QC irá creciendo hasta que no pueda crecer más por haberse
estabilizado PD y no poder seguir creciendo PA, pues, pasando ya todo el caudal QV, si abre más el mando,
disminuiría PA al disminuir RVM, lo cual es un contrasentido . Alcanzándose así la estabilidad.]
QC
QV
Chicler
RVM
QCRVP

Contemos de nuevo la
historia:
Todo comienza cerrado, con
la PA igual a PD
(ya que si no hay circulación
de caudal a un lado y al otro
del chicler habrá la misma
presión)Mando
A
B
D
SA = SD
QC
QV
Chicler
RVM

historia:
la PA igual a PD
presión)Mando
A
B
D
SA = SD
Con la presión creciente de PA, crece de
igual manera PD. Pero, al alcanzarse la
presión en la que la válvula piloto
comienza a abrir, en ese instante ya no se
hacen iguales las presiones; y PD se
estabiliza mientras sigue creciendo PA,,
por lo que la diferencia de presión PA-PD
va creciendo y con ella el caudal QC pero
como la constante del muelle es muy débil
y PA-PD muy pequeña, este QC es mínimo
y PD se estabiliza rápidamente.
QC
QV
Chicler
RVM
QCRVP

historia:
la PA igual a PD
presión)Mando
A
B
D
SA = SD
Con la presión creciente de PA, crece de
igual manera PD. Pero, al alcanzarse la
presión en la que la válvula piloto
comienza a abrir, en ese instante ya no se
hacen iguales las presiones; y PD se
estabiliza mientras sigue creciendo PA,,
por lo que la diferencia de presión PA-PD
va creciendo y con ella el caudal QC pero
como la constante del muelle es muy débil
y PA-PD muy pequeña, este QC es mínimo
y PD se estabiliza rápidamente.
Como ha tenido que crecer, PA ha aumentado la apertura ∆x al comprimir el muelle, lo cual ha generado un
paso de «A» hacia «B» a través de RVM (o a tanque, si PB=0). Dejando pasar todo el caudal que desea
escapar por esa apertura, estabilizándose la subida de PA, quedando PA limitada en su máximo.
QC
QV
Chicler
RVM
QCRVP

Es decir:
Mando
A
B
D
SA = SD
Puesto que RVP ha de ser
muy grande al ser QC muy
pequeño deducimos que PD
se estabiliza con una mínima
diferencia de presión entre:
QC
QV
Chicler
RVM
2
CVPDB QRP;0P ⋅==
2
VVMA
VM
QRP
Rx
⋅=
⇒∆
Deducimos entonces que PA crecerá muy
poco hasta generar una apertura ∆X
El inicio de su presión de apertura y su
apertura para que pase QC.
En resumen: que la diferencia de presión
entre (PA-PD) necesaria para estabilizar el
bloque de mando ha de ser mínima, y que,
por tanto, la constante del muelle KM ha de
ser débil para poder generar las ∆X de
apertura requerida para el paso del caudal
grande QV.
QCRVP

Es decir:
Mando
A
B
D
SA = SD
QC = muy pequeño
QV
Chicler= RC muy grande
RVM
2
CVPDB QRP;0P ⋅==
2
VVMA
VM
QRP
Rx
⋅=
⇒∆
grande QV.
C
DA
C
R
)P-(P
Q =
QCRVP

Es decir:
Mando
A
B
D
SA = SD
QC = muy pequeño
QV
Chicler= RC muy grande
RVM
2
CVPDB QRP;0P ⋅==
2
VVMA
VM
QRP
Rx
⋅=
⇒∆
grande QV.
C
DA
C
R
)P-(P
Q =
(PA-PD) = diferenciamuy pequeña
QCRVP

Es decir:
Mando
A
B
D
SA = SD
QV
KM = débil
RVM
2
CVPDB QRP;0P ⋅==
grande QV.
(PA-PD) = diferenciamuy pequeña
x
S10
K
)P-(P;QR)P-(P
A
M
DA
2
CCDA ∆⋅
⋅
=⋅=
∆X = suficiente
2
VVMA
VM
QRP
Rx
⋅=
⇒∆
QCRVP

Mando
A
B
D
SA = SD
QC
QV
Chicler
RVM
Gráfica:
PA inicial PA final
mínimovalorinicialP-finalP AA =
QCRVP

Toda regulación es una
pescadilla que se
muerde la cola, por eso
he contado la historia de
tres formas distintas, y
espero que haya
resultado.
Ahora procuraremos
una cuarta explicación a
la par que usamos una
aplicación del control
que se explicó en [
Servopilotada (I)] unido
a la regulación, y
operando a través de la
conexión del «venting»,
que es toda aquella
zona que se encuentra
tras la zona del
«Chicler» y que puede
sufrir depresiones.
Para ello mostraremos
un supuesto práctico.
Regulación y Control de un Bloque de Mando
Normalmente Cerrado y Superficies Iguales

La zona de después del
«Chicler» o zona de
«Venting» está puesta a
tanque a través de la
conexión del venting y
del distribuidor de
control.
Por ello el sistema está
en descarga a,
únicamente, la presión
del muelle del bloque
del mando.
Toma de venting

Al excitar la bobina Y1
la toma de venting se
conecta con la
limitadora de presión Lp
por lo que, al estar esta
cerrada, se interrumpe
el flujo por el «Chicler»
y el Mando se cierra.
Yendo todo el caudal a
mover el motor que gira
realizando un trabajo de
rozadora normal.
Toma de venting
Mando
Y1
LP= cerrada
Presión de trabajo PT

Al aumentar el par del
motor, sube la presión y
se abre la LP limitando
el par mínimo, por lo
que puede que no pare
el motor, pero, desde
luego, reducirá su
velocidad al perder
parte de su caudal por
el bloque de mando a
tanque. O incluso acabe
perdiendo todo el
caudal, llegando a
pararse el motor.
Si en estas condiciones
el operario se percata
de lo que ocurre y excita
la bobina Y2.
Entraríamos en un
nuevo proceso similar.
Pero en busca del par
máximo y la máxima
presión de la válvula
piloto principal.
Toma de venting
Mando
Válvula Piloto
QB
QL
CVL
LSB
QQ
QQQ
QQQ
+=
+=
QC
QV
QS
Y1
LP= cerrada

motor, sube la presión y
se abre la LP limitando
el par mínimo, por lo
que puede que no pare
el motor, pero, desde
luego, reducirá su
velocidad al perder
tanque. O incluso acabe
perdiendo todo el
caudal, llegando a
pararse el motor.
Si en estas condiciones
el operario se percata
de lo que ocurre y excita
la bobina Y2.
Entraríamos en un
nuevo proceso similar.
Pero en busca del par
máximo y la máxima
presión de la válvula
piloto principal.
Toma de venting
Mando
Presión igual a la presión
de taraje de la LP
PT < PLP
Válvula Piloto
Y1
LP= cerrada

Al excitar la bobina Y2
la toma de venting se
encuentra cerrada, por
lo que al estar la válvula
piloto cerrada se
interrumpe el flujo por el
«Chicler» y el Mando se
cierra.
Yendo todo el caudal a
mover el motor que gira
realizando un trabajo de
rozadora ya mucho más
fuerte.
Si aumentase el par, se
podría llegar al valor del
par máximo
Toma de venting
Mando
Y2
cerrada
Presión de trabajo
máxima, superior a la
presión de taraje de la LP
e inferior a la presión de
la válvula piloto PVP
Válvula Piloto
PT < PLP<PTMX<PVP

motor al valor máximo,
sube la presión y se
abre la válvula piloto
manteniendo el par
máximo, por lo que
puede que no pare el
motor, pero, desde
luego, reducirá su
velocidad al perder
tanque, o incluso, de
aumentar más el par, se
detendría el motor
Toma de venting
Mando
de la válvula piloto
PT < PLP<PTMX<PVP
Válvula Piloto
Y2
cerrada

Al aumentar el par, el
motor se para y,
entonces, todo el caudal
va por la válvula de
presión abriendo el
bloque del mando para
pasar; pero se mantiene
la misma presión, más o
menos, bajo la
regulación de la válvula
piloto principal.
Toma de venting
Mando
de la válvula piloto. Se
efectúa el par máximo
pero no se ejecuta
movimiento alguno
PT < PLP<PTMX<PVP
Válvula Piloto
Y2
cerrada

Y1

Y2

El Símbolo podría haber sido así

O incluso haber sido así

O incluso así

Pero suele representarse así
Venting Drenaje

Pero suele representarse así

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