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Compensación de presión

La presión compensada es un principio de diseño y el detector de carga conocido comúnmente por el termino “sensor” de carga es otro. Ambos pueden ser usados juntos.

 

Velocidad Variable del Cilindro:

 

En un circuito simple, la velocidad del cilindro esta determinada por el flujo a través del carrete de control. Este flujo puede ser afectado por la velocidad del motor, carga en implemento (que es prácticamente la misma en la compuerta de la válvula), desplazamiento o posición de la palanca de accionamiento (por lo tanto el carrete) y entrega de la bomba.
Si el operador trata de mantener una velocidad constante del cilindro, con variaciones de velocidad (RPM) del motor y de la carga hidráulica, tendría que estar continuamente cambiando la posición de la palanca de control y por lo tanto la abertura del carrete (variando el tamaño de orificio) para “compensar” y mantener la misma caída de presión a través del carrete de control. Nosotros conocemos de los principios de hidráulica que cuando la caída de presión a través de un orificio se mantiene constante, el flujo a través del mismo no variará. Lo anterior es difícil de hacerlo pues para tratar de mantener una velocidad constante del implemento se debe mover continuamente la palanca de control y requiere estar atento permanentemente, esto añade fatiga al operador. Si a esto le sumamos el esfuerzo necesario para vencer el resorte centrador, la fatiga del operador será rápida.
En este nuevo sistema por la forma como la válvula reductora de presión va instalada, se está detectando la presión de entrada al carrete de control y también de la misma compuerta de salida (carga) La presión de la compuerta de salida del carrete de control (carga) se suma con la tensión del resorte de la válvula reductora para limitar la presión aguas abajo, a la entrada de la válvula de control.
También necesitamos añadir una válvula “doble check”, o de resolución, que selecciona la presión de trabajo mas alta ya sea la del lado de la cabeza o de la varilla del cilindro y envía la señal “resulta” (la mas alta de las dos) a la válvula reductora.
¿Cómo se produce la reducción del esfuerzo para mover palanca de control de la válvula? La única manera de reducir este esfuerzo es reducir el flujo y/o la caída de presión a través del carrete de control. Debido a que el flujo está determinado por la bomba (de desplazamiento fijo) y los requerimientos de presión de trabajo (carga) en la compuerta de salida de la válvula de control, los cuales no podemos cambiar, la única variable posible de controlar la caída de presión a través del carrete.
Del esquema podemos ver que la “válvula reductora de presión ” (o válvula de control de flujo) está instalada en el circuito para “sensar” la presión de trabajo (workport) Esta presión trabaja en la cámara de resorte contra la presión de alimentación desde la bomba. La presión resultante de salida de la válvula es igual a la presión de trabajo (Workport pressure) mas la presión del resorte
Esta presión resultante desde la válvula reductora de presión (control de flujo) Alimenta a la válvula de control principal. Si el valor de la presión que alimenta al carrete de control principal (entrada), es igual a la presión de trabajo (compuerta de salida) más la tensión del resorte de la válvula reductora; entonces es obvio que la caída de presión a través del carrete de control principal (compuerta de salida menos la entrada) es igual al valor del resorte (equivalente psi) Si dimensionamos nuestro resorte para una ejercer una presión de 50 psi, entonces esta máxima caída de presión de 50 PSI a través del carrete de control principal minimiza las “”fuerzas de flujo” y nos permite reducir el tamaño y fuerza del resorte centrador, por lo tanto, el esfuerzo del operador.
 
La misma válvula reductora (o de control de flujo) actúa también para anular los efectos de la velocidad variable en el cilindro: conforme el motor aumenta de RPM, el flujo de la bomba se incrementa aumentando la presión. A válvula reductora reacciona a este incremento en la presión desde bomba y “restringe” el flujo de ingreso para mantener a misa caída de presión a través del carrete principal de control. Mediante esto se mantendrá el flujo constante hacia el cilindro. Si el motor baja sus RPM. Sucede lo contrario, permitirá pasar más flujo.
Esta válvula también anula los efectos de carga “variable” en las compuertas de la válvula. Las cargas variables no afectarán la velocidad del implemento; a menos que la carga sea mayor que la carga máxima de diseño o que la bomba no sea capaz de suministrar el flujo requerido. La velocidad del implemento será constante.
 
Definición de Presión Compensada:
Un sistema de control que da por resultado una velocidad constante del implemento para una posición específica de la palanca de control.
Este efecto se logra manteniendo una caída de presión constante a través de la válvula de control en el valor determinado por el resorte de la válvula reductora de presión.
 
Bomba de desplazamiento (flujo) variable:
Con la bomba y su válvula de control montada sobre el motor, necesitamos algún medio para controlar el flujo de la bomba. Lo más lógico es conectarse a la línea de presión de la compuerta de trabajo que va hacia nuestra válvula reductora de presión y usar esta presión y usar esta presión para controlar el flujo de la bomba. Llamaremos a esta presión de control la “presión señal” o “señal”. Esta señal actuará junto a un resorte para darnos una presión de salida de la bomba a un valor fijo por encima de la presión de la compuerta de trabajo, llamada “presión marginal”
Como los requerimientos de flujo cambian de acuerdo a la posición de la palanca de control, la presión en la compuerta de trabajo cambiará como reacción a estos movimientos, y por consecuencia la presión señal también cambia; provocando que la posición de la placa angulable de la bomba cambie, regulando el caudal o entrega de la bomba.
Uno de los carretes de la válvula de control de la bomba es denominado compensador de flujo o “carrete marginal” (no confundirlo con la reductora de la válvula de control, que a veces se le lama “válvula compensadora” ya que compensa los esfuerzos del operador); mientras que el otro es el compensador de presión o limitador de presión que limita la presión máxima del sistema
Si tenemos un vástago de control secundario, en el grupo de la válvula de control de la bomba, que reacciona a la presión de salida de la bomba y esta ajustada para “abrir” a una presión máxima dada, podemos regular el caudal de la bomba para mantener un presión máxima del sistema sin necesidad de utilizar una válvula de alivio principal.
Regulando la bomba y su válvula control para que nos dé exactamente el flujo necesario para cubrir la demanda de presión de la compuerta de trabajo, el sistema trabajará de manera mucho más eficiente.
 
Load Sensing o Sensado de Carga:
Usando la bomba de caudal variable con su válvula de control, nos dan las características de un sistema conocido como “Load Sensing” o sensor de carga donde se usa una “red” de resolución de señales en forma lógica, que envía solamente el valor más alto (de entre todas las presiones en las compuertas de trabajo de todas las válvulas de control que se tengan) hacia la válvula de control de la bomba (carrete marginal) De esta forma se suministra el flujo necesario de acuerdo a los requerimientos de presión del sistema. A esto también se le llama “red de trabajo de las señales”.
Dentro de esta “Red” de trabajo existen varias válvulas “Doble check”, las cuales son llamadas “Resolvers” o “Shuttle”, o válvulas de resolución, lanzaderas, enlace o de vaivén.
 
Definición de Load Sensing o Sensado de Carga:
Un sistema de control que mantiene la presión a la salida de la bomba un valor fijo por encima de la más alta presión requerida por el sistema.


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