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CIRCUITO CERRADO
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CIRCUITO CERRADO
2 2
Circuito Cerrado de Accionamiento de un Motor Oleohidráulico
CIRCUITO CERRADO
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Objeto de la presentación Repaso y aplicación global de los principios
fundamentales del accionamiento de un motor oleohidráulico mediante un “Supuesto Práctico”
“Supuesto Práctico” que explica el accionamiento de un motor oleohidráulico en circuito cerrado.
Preparándose, así, para poder interpretar y ver su funcionamiento en la “Hoja de cálculo” que calcula y obtiene los datos que permiten ver el funcionamiento de un motor oleohidráulico en circuito cerrado. Lo que permite el repaso de los principios fundamentales que rigen en el proceso de este “Supuesto Práctico” mediante la aplicación posterior de casos similares que permitan practicar en la “Hoja de cálculo”.
Circuito Cerrado de Accionamiento de un Motor Oleohidráulico
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Circuito Cerrado de Accionamiento de un Motor Oleohidráulico
CIRCUITO CERRADO
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Si el motor eléctrico que mueve la bomba consideramos que tiene 1450 r/min
Circuito Cerrado de Accionamiento de un Motor Oleohidráulico
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Si el motor eléctrico que mueve la bomba consideramos que tiene 1450 r/min
Circuito Cerrado de Accionamiento de un Motor Oleohidráulico
Variando la cilindrada de la bomba en uno u otro sentido de circulación.
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Si el motor eléctrico que mueve la bomba consideramos que tiene 1450 r/min
Circuito Cerrado de Accionamiento de un Motor Oleohidráulico
Variando la cilindrada de la bomba en uno u otro sentido de circulación.
Podremos obtener un régimen de revoluciones variable en el motor oleohidráulico en uno u otro sentido
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Componentes
1.- Bomba de cilindrada variable con flujo en ambas direcciones.
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Componentes
1.- Bomba de cilindrada variable con flujo en ambas direcciones.
Bomba que una vez establecidas sus revoluciones se convierte en bomba de caudal variable con flujo en ambas direcciones.
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Componentes
2.- Bomba auxiliar para presurización y acondicionamiento del fluido.
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Componentes
2.- Bomba auxiliar para presurización y acondicionamiento del fluido.
La cilindrada de esta bomba, y por tanto el caudal, se establecerá en función de la perdidas volumétricas y según las necesidades de acondicionar el fluido tras las perdidas de presión.
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Componentes
3.- Válvula de seguridad del sistema auxiliar.
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Componentes
3.- Válvula de seguridad del sistema auxiliar.
Esta válvula no es la válvula de presurización del sistema auxiliar, sino la de su seguridad
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Componentes
4.- Filtro de aspiración de la bomba auxiliar.
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Componentes
5.- Válvula direccional de presurización y optimización.
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Componentes
5.- Válvula direccional de presurización y optimización.
La misión de esta válvula es la presurización del circuito auxiliar y su optimización. Haciendo para ello que sea todo el caudal que venga de acondicionarse sea el que se incorpore al trabajo. Para ello se ayuda de los antirretornos que la auxilian.
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Componentes
6.- Válvula de presurización auxiliar.
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Componentes
6.- Válvula de presurización auxiliar.
Presuriza y mantiene la presión en el lado de aspiración de la bomba principal de cilindrada variable.
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Componentes
7.- Filtro de retorno del acondicionamiento general.
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Componentes
8.- Intercambiador de calor del acondicionamiento general.
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Componentes
9.- Bloque de antirretornos para el uso de una única válvula de seguridad y limitadora de par.
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Componentes
10.- Válvula limitadora de par y de seguridad del sistema.
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Componentes
10.- Válvula limitadora de par y de seguridad del sistema.
Limita el par de accionamiento del motor tanto en un sentido como otro y da seguridad de funcionamiento a la bomba. Aunque estas bombas suelen ir provistas también de un compensador de presión. Y puede que hayamos escogido un valor elevado para ella.
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Componentes
11.- Motor oleohidráulico de par elevado y marcha lenta
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Componentes
11.- Motor oleohidráulico de par elevado y marcha lenta
Estos motores se caracterizan por su elevada cilindrada y su pequeño tamaño real.
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Componentes
12.- Antirretornos en la aspiración
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Componentes
12.- Antirretornos en la aspiración
Estos antirretornos garantizan la aspiración de la bomba principal si circunstancialmente se despresurizase.
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Componentes11 Bomba de cilindrada variable con flujo en ambas direcciones.Bomba de cilindrada variable con flujo en ambas direcciones.
22 Bomba auxiliar para presurización y acondicionamiento del fluido.Bomba auxiliar para presurización y acondicionamiento del fluido.
33 Válvula de seguridad del sistema auxiliar de presurización y Válvula de seguridad del sistema auxiliar de presurización y acondicionamiento.acondicionamiento.
44 Filtro de aspiración de la bomba auxiliar.Filtro de aspiración de la bomba auxiliar.
55 Válvula direccional de la presurización y sus antirretornos auxiliares.Válvula direccional de la presurización y sus antirretornos auxiliares.
66 Limitadora de la presurización de la aspiración de la bomba principal.Limitadora de la presurización de la aspiración de la bomba principal.
77 Filtro de retorno.Filtro de retorno.
88 Refrigerador de fluido oleohidráulico.Refrigerador de fluido oleohidráulico.
99 Bloque de antirretornos (válvula de bloqueo).Bloque de antirretornos (válvula de bloqueo).
1010 Limitadora de par y de absorción de inercias o amortiguación.Limitadora de par y de absorción de inercias o amortiguación.
1111 Motor oleohidráulico.Motor oleohidráulico.
1212 Antirretorno de aspiraciónAntirretorno de aspiración
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Componentes
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¿Qué es un circuito cerrado con motor oleohidráulico?
El circuito cerrado es un sistema El circuito cerrado es un sistema oleohidráulico en el que el caudal de retorno oleohidráulico en el que el caudal de retorno vuelve directamente a la aspiración de la vuelve directamente a la aspiración de la bomba sin pasar por el tanque o depósito.bomba sin pasar por el tanque o depósito.
Debido a las fugas para la lubricación es Debido a las fugas para la lubricación es necesario instalar una bomba auxiliar con el necesario instalar una bomba auxiliar con el fin reponer dichas fugas por lo que no todo el fin reponer dichas fugas por lo que no todo el caudal de retorno va a la aspiración de la caudal de retorno va a la aspiración de la bomba. Además, el sobrante de la reposición bomba. Además, el sobrante de la reposición debe emplearse para refrigerar, limpiar y debe emplearse para refrigerar, limpiar y acondicionar el sistema.acondicionar el sistema.
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¿Cuál es la aplicación de un circuito cerrado con motor oleohidráulico?
La aplicación más importante y frecuente de un La aplicación más importante y frecuente de un circuito cerrado con un motor oleohidráulico es circuito cerrado con un motor oleohidráulico es servir como una transmisión hidrostática. servir como una transmisión hidrostática. Realmente, sea cual sea la aplicación, es en sí Realmente, sea cual sea la aplicación, es en sí mismo una transmisión hidrostática que funciona mismo una transmisión hidrostática que funciona normalmente como una reductora.normalmente como una reductora.
El motor de accionamiento de una bomba transmite El motor de accionamiento de una bomba transmite a la misma una potencia (par y revoluciones de a la misma una potencia (par y revoluciones de entrada) convirtiendo esa potencia en presión y entrada) convirtiendo esa potencia en presión y caudal. Los cuales son controlados por el circuito caudal. Los cuales son controlados por el circuito oleohidráulico convertido en una transmisión que oleohidráulico convertido en una transmisión que ajusta y controla con seguridad dicha potencia en el ajusta y controla con seguridad dicha potencia en el eje de salida del motor oleohidráulico (par y eje de salida del motor oleohidráulico (par y revoluciones de salida)revoluciones de salida)
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¿Cuál es la aplicación de un circuito cerrado con motor oleohidráulico?
Las bombas utilizadas en los circuitos cerrados son Las bombas utilizadas en los circuitos cerrados son bombas de caudal variable de doble circulación de bombas de caudal variable de doble circulación de flujo. Lo que permite que entre el impulsor y el flujo. Lo que permite que entre el impulsor y el actuador no haya ningún componente en serie; por actuador no haya ningún componente en serie; por lo que: se pueden considerar nulas las pérdidas de lo que: se pueden considerar nulas las pérdidas de carga de presión en la transmisión.carga de presión en la transmisión.
Otra variante del circuito cerrado es aquella que Otra variante del circuito cerrado es aquella que puede ser realizada con un cilindro. En este caso, si puede ser realizada con un cilindro. En este caso, si el cilindro es diferencial, entonces es un circuito el cilindro es diferencial, entonces es un circuito semicerrado.semicerrado.
Con el circuito cerrado representado en el esquema se controla:- Las revoluciones de salida del motor oleohidráulico variando la cilindrada de la bomba principal. - El par máximo de giro, tanto a derechas como a izquierdas, mediante la limitadora de presión cercana al motor.
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“Supuesto Práctico”
Para explicar este esquema de accionamiento de un motor oleohidráulico en circuito cerrado
Con todas sus implicaciones de caudales, presiones y consecuencias
Recurriremos a la realización de un supuesto práctico.
Para ello vamos a dimensionar los componentes que intervienen en el mismo.
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Flujos en el “Supuesto Práctico” para la “Hoja de Cálculo”
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Hoja de Cálculo y Datos del “Supuesto Práctico”https://www.facebook.com/groups/ofertas.oleohidraulica/582770475078457/
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Hoja de Cálculo y Datos del “Supuesto Práctico”DATOS DE ENTRADA
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Hoja de Cálculo y Datos del “Supuesto Práctico”CÁLCULOS INTERMEDIOS
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Hoja de Cálculo y Datos del “Supuesto Práctico”RESULTADOS FINALES
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Hoja de Cálculo y Datos del “Supuesto Práctico”
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¿Dónde poder obtener la “Hoja de Cálculo”?
ENLACE A LA HOJA DE CÁLCULO:ENLACE A LA HOJA DE CÁLCULO:
httpshttps://www.facebook.com/groups/ofertas.oleohidraulica/582770475078457/://www.facebook.com/groups/ofertas.oleohidraulica/582770475078457/
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Dimensionado de Componentes
1 Bomba principal
Vob = + 72,595 cm3/r %V0 = 100 %
Rvb = 0.95 Rmb = 0.97
2 Bomba auxiliar
Vob = 21.78 cm3/r
Rvb = 0.95 Rmb = 0.97
3 Válvula de seguridad auxiliar
Tarada a 18 bars
Motor eléctrico
1450 r/m
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Dimensionado de Componentes
6 Válvula de presurización
Paux = 15 bars
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Dimensionado de Componentes
10 Válvula limitadora de par
Pvl = 260 bars
11 Motor oleohidráulico
V0m = 950 cm3/r
Rvm = 0.95 Rmm = 0.97
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Se pone en marcha con la cilindrada al “0 %”
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45
Por lo que la bomba auxiliar impulsa su caudal
l/m 301000
0,95145021,78Qaux =⋅⋅=r/m n
/rcm V
1000
RnVQ
30aux
vaux0auxaux
==
⋅⋅=
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Por lo que la bomba auxiliar impulsa su caudal
l/m 301000
0,95145021,78Qaux =⋅⋅=r/m n
/rcm V
1000
RnVQ
30aux
vaux0auxaux
==
⋅⋅=
[F12]=B8*D8*B10/1000
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La bomba principal se pone al “100%”
En este esquema se han redondeado los valores
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48
Se aspira e impulsa el caudal principal
cilindrada la de
adVariabilid %V
r/m n
r/cm V
R100000
V%nVQ
100000
V%nVQ
0
3b0
vb0b0
utb
0b0asp
===
⋅⋅⋅=
⋅⋅=
l/m 10095,0100000
1001450595,72Q
l/m 26,105100000
1001450595,72Q
utb
asp
=⋅⋅⋅=
=⋅⋅=
En este esquema se han redondeado los valores
CIRCUITO CERRADO
49
Se aspira e impulsa el caudal principal
cilindrada la de
adVariabilid %V
r/m n
r/cm V
R100000
V%nVQ
100000
V%nVQ
0
3b0
vb0b0
utb
0b0asp
===
⋅⋅⋅=
⋅⋅=
l/m 10095,0100000
1001450595,72Q
l/m 26,105100000
1001450595,72Q
utb
asp
=⋅⋅⋅=
=⋅⋅=
[F10]=D8*B3*D3/100000
[F10]=B3*D3*D8*B5/100000
En este esquema se han redondeado los valores
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50
Se establece una Presión en la entrada del motor al solicitarle un par
/rcmV
barsP
PRV
Mπ20PΔPP
30
mt
auxmm0m
auxmtmt
=
=
+⋅
⋅⋅=+=
bars 185150,97950
2500π20Pmt =+
⋅⋅⋅=
La Pmt manométrica a la entrada del motor es por tanto:
Siendo la presurización de 15 bars
1600,97950
2500π20Pmt =
⋅⋅⋅=∆
Establecemos en nuestro “Supuesto Práctico” un par de 2500 Nxm
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51
Se establece una Presión en la entrada del motor al solicitarle un par
/rcmV
barsP
PRV
Mπ20PΔPP
30
mt
auxmm0m
auxmtmt
=
=
+⋅
⋅⋅=+=
bars 185150,97950
2500π20Pmt =+
⋅⋅⋅=
1600,97950
2500π20Pmt =
⋅⋅⋅=∆
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Se establece una Presión en la entrada del motor al solicitarle un par
/rcmV
barsP
PRV
Mπ20PΔPP
30
mt
auxmm0m
auxmtmt
=
=
+⋅
⋅⋅=+=
bars 185150,97950
2500π20Pmt =+
⋅⋅⋅=
1600,97950
2500π20Pmt =
⋅⋅⋅=∆
[N12]==SI((20*PI()*T3/R3/T5+T8)>R8;R8;(20*PI()*T3/R3/T5+T8))
CIRCUITO CERRADO
53
En caso de par elevado
)P0,9(PP0,1
QQ tvlmt
tvl
utbvl ⋅−⋅
⋅=
Se origina un caudal de fuga por la válvula limitadora si la presión de trabajo supera el 90% del taraje de la válvula limitadora
CIRCUITO CERRADO
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En caso de par elevado
)P0,9(PP0,1
QQ tvlmt
tvl
utbvl ⋅−⋅
⋅=
En nuestro “Supuesto Práctico” es nula tal fuga por no superar el 90% de la presión de taraje de la válvula limitadora.
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55
En caso de par elevado
)P0,9(PP0,1
QQ tvlmt
tvl
utbvl ⋅−⋅
⋅=
CIRCUITO CERRADO
56
En caso de par elevado
)P0,9(PP0,1
QQ tvlmt
tvl
utbvl ⋅−⋅
⋅=
[J10] =SI(Y(N12>0,9*R8;R8<>0);H10/0,1/R8*(N12-0,9*R8);SI(R8=0;H10;0))
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Las revoluciones del motor oleohidráulico
evms
vlutbe
QR Q
Q-QQ
⋅==
l/m 95100 95 0, Q0,95 Q
1000-001Q
es
e
=⋅=⋅===
0
sm V
Q1000n
⋅=
100950
951000nm =⋅=
Teniendo en cuenta que:
Y que:
En nuestro “Supuesto Práctico” con 2500 Nxm de par, ocurre que no hay fugas por la válvula limitadora de par.
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Las revoluciones del motor oleohidráulico
evms
vlutbe
QR Q
Q-QQ
⋅==
l/m 95100 95 0, Q0,95 Q
1000-001Q
es
e
=⋅=⋅===
0
sm V
Q1000n
⋅=
100950
951000nm =⋅=
CIRCUITO CERRADO
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Las revoluciones del motor oleohidráulico
evms
vlutbe
QR Q
Q-QQ
⋅==
l/m 95100 95 0, Q0,95 Q
1000-001Q
es
e
=⋅=⋅===
0
sm V
Q1000n
⋅=
100950
951000nm =⋅=
[T10] =1000*N10/R3
[L10] =H10-J10
[N10] =L10*R5
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60
El par máximo que puede realizar el motor
π⋅⋅⋅−⋅=
20
RV)PP9,0(M mmm0auxvl
mxmN 3212
π20
0,9795015)260(0,9mx ×=
⋅⋅⋅−⋅=M
Si consideramos la válvula limitadora de par comienza a abrir a un 90% de su presión de taraje y que, por tanto, ese es el máximo par sin perdida de caudal y revoluciones. Tendremos:
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El par máximo que puede realizar el motor
π⋅⋅⋅−⋅=
20
RV)PP9,0(M mmm0auxvl
mxmN 3212
20
97,0950)152609,0( ×=⋅
⋅⋅−⋅=πmxM
Este dato no se calcula. Te lo encuentras al ir subiendo el dato de par de entrada y, en un momento determinado (a este par o superior como dato de entrada), ocurrirá que ∆Pm será mayor que 0,9.Pvl ocasionando una fuga por la válvula limitadora de par y un descenso de las revoluciones del motor.
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El par máximo que puede realizar el motorSi consideramos que la válvula limitadora de par está abierta por completo y que el motor es incapaz de girar, pero sí de ejercer su máximo par:
π⋅⋅⋅−=
20
RV)PP(M mmm0auxvl
mxmN 3593
20
97,0950)15260(Mmx ×=
π⋅⋅⋅−=
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El par máximo que puede realizar el motor
π⋅⋅⋅−=
20
RV)PP(M mmm0auxvl
mxmN 3593
20
97,0950)15260(Mmx ×=
π⋅⋅⋅−=
CIRCUITO CERRADO
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El par máximo que puede realizar el motor
π⋅⋅⋅−=
20
RV)PP(M mmm0auxvl
mxmN 3593
20
97,0950)15260(Mmx ×=
π⋅⋅⋅−=
[R10] =SI(R8>T8;(R8-T8)*R3*T5/20/PI();0)
CIRCUITO CERRADO
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Potencia de Salida o de las necesidades del motor
minrev/ n
Nxm M
Kw W60000
nMπ2
1000
vFW
m
nm
mnm
==
=
⋅⋅⋅=⋅= kw 2660000
10025002Wnm =⋅⋅π⋅=
Potencia obtenida a la salida del circuito cerrado
CIRCUITO CERRADO
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Potencia de Salida o de las necesidades del motor
minrev/ n
Nxm M
Kw W60000
nMπ2
1000
vFW
m
nm
mnm
==
=
⋅⋅⋅=⋅= kw 2660000
10025002Wnm =⋅⋅π⋅=
CIRCUITO CERRADO
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Potencia de Salida o de las necesidades del motor
minrev/ n
Nxm M
Kw W60000
nMπ2
1000
vFW
m
nm
mnm
==
=
⋅⋅⋅=⋅= kw 2660000
10025002Wnm =⋅⋅π⋅=
[T12] =2*PI()*T3*T10/60000
CIRCUITO CERRADO
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Caudales de Fuga a renovar y Caudal de Retorno
l/m 10,26950105,26Qf =−−=svlaspf
seutbaspf
QQQQ
)Q(Q)Q(QQ
−−=
−+−=
vlsr QQQ += fauxfr QQQ −=
l/m 95 095Qr =+= l/m 19,7410,2630Qfr =−=
Los caudales que fugan del circuito cerrado a su exterior, sin ir a renovarse, son:
Siendo el caudal de retorno antes de renovación. Siendo por tanto el caudal que
sale a renovarse:
En este esquema se han redondeado los valores
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Caudales de Fuga a renovar y Caudal de Retorno
l/m 10,26950105,26Qf =−−=svlaspf
seutbaspf
QQQQ
)Q(Q)Q(QQ
−−=
−+−=
vlsr QQQ += fauxfr QQQ −=
l/m 95 095Qr =+= l/m 19,7410,2630Qfr =−=
CIRCUITO CERRADO
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Caudales de Fuga a renovar y Caudal de Retorno
l/m 10,26950105,26Qf =−−=svlaspf
seutbaspf
QQQQ
)Q(Q)Q(QQ
−−=
−+−=
vlsr QQQ += fauxfr QQQ −=
l/m 95 095Qr =+= l/m 19,7410,2630Qfr =−=
[B12]=SI((F10-H10+L10-N10)<0;-(F10-H10+L10-N10);(F10-H10+L10-N10))
[P10] =N10+J10 [D12] =SI((F12-B12)<0;0;(F12-B12))
CIRCUITO CERRADO
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Caudales hacia la aspiración de la bomba
l/m 75,2619,7495Qresta =−=
frrresta QQQ −=
auxrestaha QQQ +=l/m 105,263075,26Qha =+=
haaspaa Q-QQ =l/m 0105,26105,26Qaa =+=
En este esquema se han redondeado los valores
Caudal que resta para incorporarse al de la bomba auxiliar.
Caudal hacia la bomba principal. Caudal por el antirretorno.
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Caudales hacia la aspiración de la bomba
l/m 75,2619,7495Qresta =−=
frrresta QQQ −=
auxrestaha QQQ +=l/m 105,263075,26Qha =+=
haaspaa Q-QQ =l/m 0105,26105,26Qaa =+=
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Caudales hacia la aspiración de la bomba
l/m 75,2619,7495Qresta =−=
frrresta QQQ −=
auxrestaha QQQ +=l/m 105,263075,26Qha =+=
haaspaa Q-QQ =l/m 0105,26105,26Qaa =+=
[L12] =SI(ENTERO((F10-J12)*100)/100<=0,01;SI(ENTERO((F10-J12)*100)/100>=-0,01;0;ENTERO((F10-J12)*100)/100);ENTERO((F10-J12)*100)/100)
[J12] =SI(P10<0;H12-F12;H12+F12)[H12] =SI(P10<0;(P10+D12);(P10-D12))
CIRCUITO CERRADO
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Potencia Motriz del Sistema
vauxmaux
auxaux
mb
aspmtm RR600
QP
R600
QPW
⋅⋅⋅+
⋅⋅
= kw 34 0,970,95600
3015
0,97600
105,26185Wm =
⋅⋅⋅+
⋅⋅=
Potencia suministrada por el motor al eje de accionamiento de las bombas.
CIRCUITO CERRADO
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Potencia Motriz del Sistema
vauxmaux
auxaux
mb
aspmtm RR600
QP
R600
QPW
⋅⋅⋅+
⋅⋅
= kw 34 0,970,95600
3015
0,97600
105,26185Wm =
⋅⋅⋅+
⋅⋅=
CIRCUITO CERRADO
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Potencia Motriz del Sistema
vauxmaux
auxaux
mb
aspmtm RR600
QP
R600
QPW
⋅⋅⋅+
⋅⋅
= kw 34 0,970,95600
3015
0,97600
105,26185Wm =
⋅⋅⋅+
⋅⋅=
[R12] =N12*F10/600/D5+T8*F12/600/D10/B10
CIRCUITO CERRADO
77
Rendimiento Total del Sistema
m
nmt W
WR = 76,0
34
26R t ==
Considerando nulas las pérdidas en las conducciones.
CIRCUITO CERRADO
78
Rendimiento Total del Sistema
m
nmt W
WR = 76,0
34
26R t ==
CIRCUITO CERRADO
79
Rendimiento Total del Sistema
m
nmt W
WR = 76,0
34
26R t ==
[P12] =T12/R12
CIRCUITO CERRADO
80
Experimente con la “Hoja de Cálculo”
Puede probar a introducir a cambiar el “par” Puede probar a introducir a cambiar el “par” haciéndolo oscilar entre 3200 y 3600 Nxmhaciéndolo oscilar entre 3200 y 3600 Nxm
O puede reducir el rendimiento volumétrico O puede reducir el rendimiento volumétrico del motor.del motor.
O puede cambiar el taraje de la válvula O puede cambiar el taraje de la válvula limitadora de par haciéndola descender.limitadora de par haciéndola descender.
En definitiva, pruebe a ver como funciona un En definitiva, pruebe a ver como funciona un circuito cerrado.circuito cerrado.
CIRCUITO CERRADO
81
CARLOS MUÑIZ CUETO CARLOS MUÑIZ CUETO
Es instructor de «Automatización Oleohidráulica»Es instructor de «Automatización Oleohidráulica»En el Centro de Formación Profesional para el Empleo de AvilésEn el Centro de Formación Profesional para el Empleo de Avilés
OLEOHIDRÁULICA INDUSTRIAL
Carlos Muñiz Cueto [email protected]