TECNOLOGIA

2 Máquinas y Equipos

tiempos mínimos (o aceleraciones máx.) que hay que respetar, porque si no, se pueden producir perturbaciones en el movimiento del actuador. Teniendo el siguiente sistema válvula actuador (Fig 1) se puede realizar un arranque suave, un frenado suave y una detención en un pun-to determinado de un cilindro (o un motor hidráulico), mediante válvulas proporcio-nales.

El desarrollo del movimiento deberá trans-currir según el Diagrama velocidad-tiempo (Fig 2).

En este diagrama se puede apreciar un ejemplo típico del control de movimiento que puede efectuar una válvula proporcio-nal. Arranque hasta una velocidad máxima, traslación, frenado a una velocidad míni-ma y detención en un punto (del 1 al 4). Y retorno en las mismas condiciones.

Ahora bien, esto es posible con una vál-vula proporcional, pero ¿cuáles son las velocidades máximas posibles y las acele-raciones (o frenados) permitidos?

Respecto de las velocidades (líneas hori-zontales en la Fig2) depende del tipo de cilindro a mover, normalmente en cilin-dros estándar se permiten velocidades de hasta 0.5 m/s. Con las juntas adecuadas es posible llegar a 1 o 2 m/s. Y en cilin-dros especiales (x ej. Servoclindros) hasta 5 m/s. Por supuesto que hay que tener en cuenta la masa a mover y la velocidad máxima posible de la carga o el elemento a mover. Pero se supone que utilizaría la velocidad máxima posible que permita el sistema, para así llegar con menos tiem-po a la posición deseada y con ello tener

Frente a la pregunta ¿Qué quiero hacer con el cilindro?, para la condición de Diagrama v= f(t), selección de a máx. y t min., los datos cinemáticos demandan que deberemos seleccionar las velocida-des, y a partir de ello, las aceleraciones convenientes para lograr el movimiento del cilindro en el menor tiempo posible, y funcionando de manera suave. Se busca el menor tiempo posible, para reducir el tiempo total del ciclo de la máquina y así aumentar la productividad de la misma. Para lograrlo debemos tener en cuenta

Claves para la selección de una válvula proporcional (Parte 3)Luego de enumerar los pasos a tener en cuenta para la selección de una válvula direccional; este capítulo responde acerca de los datos cinemáticos: ¿Qué hacer con el cilindro?

A

Pa bT

B

Figura 1.-

Figura 2.-

Vel

oci

dad

vav

ance

(so

len

oid

e B

)

Tiempo t

Vel

oci

dad

vre

torc

eso

(so

len

oid

e A

)

D

C

A

B

1

4 5 6

2 3

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4 Máquinas y Equipos

el menor tiempo posible de ciclo de la máquina.

Lo mismo vale para las aceleraciones (líneas inclinadas en la Fig.2), que busca utilizar las más altas posibles, y que redun-darán en tiempos mínimos de aceleración y de frenado. Para ello veamos entonces como varía en primer lugar, el tiempo en función de la aceleración t= f(a) Fig. 3, y en segundo lugar el espacio en función de la aceleración e=f(a) Fig4.

De las Fig. 3, t= v/a vemos que no es muy conveniente elegir una aceleración demasiado elevada (límite inferior amari-llo), dado que el tiempo ganado es muy reducido. Por el contrario, una aceleración demasiada baja (limite izquierdo verde) trae aparejado un tiempo muy prologado.

De la Fig. 4 Sb= V2/2 a también se ve que con una aceleración demasiado rápida (zona amarilla) no se gana mucho en trayecto o recorrido. Aquí cabe destacar que una velocidad de marcha del doble requiere un trayecto 4 veces mayor para aceleración o frenado.

Variaciones del tiempo de frenado (Rampa)La hidráulica proporcional con su rampa electrónica presenta ventajas evidentes frente a la rampa netamente hidráulica. Una buena rampa electrónica es prácti-camente independiente de las perturba-ciones. Pero para poder aprovechar esta ventaja es necesario que el tiempo de rampa elegido no sea demasiado corto, es decir que se mantenga la distancia sufi-ciente respecto al tiempo de conmutación hidráulico del elemento proporcional, es decir:

Tiempo de rampa mínimo = 2 veces tiem-po de conmutación hidráulico regla básica

De los catálogos de los componentes hidráulicos podemos obtener el compor-tamiento temporal de la corredera,

Analizando los valores de la Fig.5, vemos que el tiempo de conmutación hidráulico

1,15

1,1

1,05

1

0,95

0,90

0,85

0,80

0,75

0,70

0,65

0,60

0,55

0,50

0,45

0,40

0,35

0,30

0,25

0,20

0,15

0,10

0,05

v= 2,0 m/s

v= 1,5 m/s

v= 1,0 m/s

v= 0,5 m/s

1 2 3 4 6 8 10 12 14 16

Aceleración a en m/s2

Tiem

po d

e ac

eler

ació

n o

fren

ado

tB e

n s

440

420

400

380

360

340

320

300

280

260

240

220

200

180

160

140

120

100

80

60

40

20

v= 2,0 m/s

v= 1,5 m/s

v= 1,0 m/s

v= 0,5 m/s

1 2 3 4 6 8 10 12 14 16

Aceleración a en m/s2

Tray

ecto

de

acel

erac

ión

o fr

enad

o s

B e

n m

m

Figura 3.-

Figura 4.-

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de una válvula proporcional es del orden de los 100 ms. Si cumplimos con la regla anterior resulta un valor del tiempo míni-mo de 200/250 ms. Este sería el tiempo mínimo de aceleración o frenado posible recomendado.

Si lo llevamos a aceleraciones, sabiendo que a= v/t con un valor de velocidad alto de unos 2 m/s, llegaríamos a un valor de aceleración máxima de 8 m/s2, es decir, un algo menor a un g.

Con estos valores límites ya estamos en condiciones de elegir las velocidades adecuadas y los tiempos (o aceleraciones) y hacer el gráfico de la Fig. 2 V=F(t) para nuestra aplicación.

LA HIDRÁULICA PROPORCIONAL CON

SU RAMPA ELECTRÓNICA

PRESENTA VENTAJAS EVIDENTES FRENTE A

LA RAMPA NETAMENTE

HIDRÁULICA. UNA BUENA RAMPA

ELECTRÓNICA ES PRÁCTICAMENTE INDEPENDIENTE

DE LAS PERTURBA-CIONES.

Más información:Ing. Claudio Picottiwww.solucionhidraulica.com.ar

0 20 40 60 80 100 0 20 40

100

Tiempo t en ms

Función con un salto en la señal eléctrica de entrada.

Variación de la señal de 0 a 100%

80

60

40

20

060 80 100

Car

rerr

a s

en %

Función con un salto en la señal eléctrica de entrada.Variación de la señal de 0 a 100%