load sensing con explicacion.pdf

7/25/2019 Load Sensing con explicacion.pdf

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Qu es Load Sensing?

Qu es Load Sensing?

D:\malfaro\diagnostico de fallas en sistemas hidrulicos\load sensing

Load sensing es un trmino

oad sensing es un trmino

usado

sado

para

ara

describirescribir unn

tipo de control de bombaipo de control de bomba

empleadompleado

en

n

circuitos abiertos

ircuitos abiertos

.


D:\malfaro\diagnostico de fallas en sistemas hidraulicos\load sensing

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2/22

Se

e

denomina as

enomina as

debido a que la presin de

ebido a que la presin de

carga

arga

generada por la

enerada por la

carga corriente abajo

arga corriente abajo

de una

e una

seccin

eccin

de

e

estrangulamiento

strangulamiento

es

s

sensada

ensada

y el caudal de descarga de la bomba

el caudal de descarga de la bomba

es

s

ajustado

justado

con la

on la

finalidad

inalidad

de

e

mantener

antener

una

na

presin

resin

diferencial constante

iferencial constante

a travs

ravs

de

e

dicha

icha

seccineccin dee estrangulamientostrangulamiento

..


La

a

seccin

eccin

de

e

estrangulamiento

strangulamiento

es por lo

s por lo

general una vlvula

eneral una vlvula

direccional proporcional

ireccional proporcional

,

no obstante, una vlvula deo obstante, una vlvula de agujaguja o unauna

vlvula

lvula

reguladora

eguladora

de caudal puede ser

e caudal puede ser

usada

sada

, esto depende

sto depende

de la

e la

aplicacin

plicacin

.



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Los componentes requeridos para

os componentes requeridos para

lograr

ograr

las

as

caractersticas de control de un sistema

aractersticas de control de un sistema

load sensing son

oad sensing son::


Bomba DV, usualmente de pistones axiales.

omba DV, usualmente de pistones axiales.



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Regulador Load Sensing

egulador Load Sensing

Las correderas del compensador de

presin y del compensador de caudal

del regulador Load Sensing modulan

su posicin con la finalidad de

controlar la presin actuante sobre el

pistn de posicionamiento de la

bomba as como el caudal que sta

produce.




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6/22

Vlvula de

lvula de

retencin de carga

etencin de carga


Vlvula

lvula

selectora,

electora,

prioridad alta

rioridad alta

presin

resin



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8/22

Posicin de la bomba por default :

El cmara del pistn de posicionamiento est

despresurizada va el regulador Load Sensing.


Posicin de la bomba por default :

El plato basculante de la bomba est

inclinado totalmente.



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En el instante de arranque:




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Reserva por baja presin de aceite:

Cuando la presin que acta sobre la

corredera de margen vence la resistenciadel resorte de margen (145psi-435psi ), la

corredera se desplaza hacia la derecha

superando la tensin del resorte. As se

logra comunicar el conducto de descarga

de la bomba con la cmara del pistn de

posicionamiento de la bomba. La presin

aplicada al pistn de posicionamiento

vence la resistencia del resorte de

posicionamiento de la bomba, esto genera

una disminucin del DV de la bomba hasta

cerca del valor cero. Esta posicin es

denominada: Reserva por baja presin de

aceite. En este momento, la bomba solo

genera el caudal suficiente para

compensar las fugas internas generadas

por el sistema.


Despresurizacin de la cmara del resorte

del compensador de caudal:

El aceite alojado en la cmara referida es

drenado al tanque a travs de la lumbrera de

retorno de la vlvula direccional.



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Despresurizacin de la cmara del resorte

del compensador de caudal:

!Observacin!

El aceite atraviesa un estrangulamiento fijo.


Ahora veremos que oc urre cuando la vlvula

direccional es accionada hacia la izquierda:

En principio, la presin generada por la carga se

transmite atravesando la seccin de

estrangulamiento de la vlvula direccional hacia

la cmara del resorte del compensador de

caudal. Dicha seal de presin se aplica sobre

la seccin transversal izquierda de la

corredera de margen, la cual sumada con la

tensin del resorte resulta la fuerza suficiente

para desplazar la corredera hacia la izquierda,

logrando despresurizar la cmara del pistn de

posicionamiento de la bomba, lo que finalmente

ocasiona un aumento del desplazamiento

volumtrico de sta. Es as que la bomba

empieza la accin de bombeo.



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Despus, cuando la presin corriente arriba de lavlvula direccional supera la presin inducida por

la carga la vlvula de retencin de carga

apertura y el caudal generado por la bomba

llega a la cmara del mbolo del cilindro

desplazando al pistn del cilindro a una velocidad

determinada. La seal de presin que llega a la

cmara del resorte del compensador de caudal

proveniente de la lumbrera de trabajo del

actuador no desarrolla una cada de presin

significativa debido a que se transmite a travs de

un conducto de seccin transversal reducida, es

por ello que la presin en toda la longitud del

conducto se considera constante. As, la seal de

presin que llega a la cmara del resorte del

compensador de caudal no es ms que la presininducida por la carga. Si el resorte del

compensador de caudal es regulado con una

tensin equivalente a 200psi y la presin inducida

por la carga se asume en 600psi, entonces la

fuerza efectiva que se aplica sobre la seccin

transversal izquierda de la corredera de margen

resulta en un equivalente de 800psi.




Por consiguiente, la presin corriente arriba de la

vlvula crecer hasta un valor que corresponda a

la resistencia desarrollada en la zona de descarga

de la bomba, que en este caso es de 800 psi. Con

ello se tiene que el valor de la presin diferencial

de la vlvula direccional es 200psi, el cual no

variar si las condiciones de carga y velocidad del

actuador se mantienen constantes. Es preciso

mencionar que mientras la presin diferencial de

la vlvula direccional se mantenga tambin lo

har el caudal descargado por la bomba, en otras

palabras, el caudal de bombeo depende de la

seccin transversal de apertura de la vlvula

direccional.



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direccional es accionada ms hacia la

izquierda manteniendo la carga constante:

Al aperturar ms la seccin de estrangulamiento

de la vlvula direccional, la presin corriente

arriba de la vlvula cae desplazando hacia la

izquierda la corredera de margen con lo cual se

despresuriza parcialmente la cmara del pistn de

posicionamiento de la bomba logrndose un

incremento de la carrera de la bomba y por lo

tanto de caudal. El incremento de la resistencia

fluido-fluido (originado por el aumento de caudal)

genera un incremento de la presin corriente

arriba de la vlvula direccional hasta un valor que

corresponde a la presin de carga (600 psi) ms

la tensin del resorte de la corredera de margen

equivalente a 200psi.

En esta situacin la presin diferencial de lavlvula direccional permanece en 200psi

garantizando un caudal de bombeo constante.


Observacin:

Es preciso mencionar que el hecho de abrir ms la vlvula

direccional es el smil a considerar un nuevo sistema hidrulico

que contenga una vlvula de aguja que genere por si misma una

menor resistencia esttica pero por la que se procure enviar ms

caudal, o sea, tener una mayor resistencia dinmica.

Recuerde que la situacin inicial equivale una vlvula de aguja

que genera por si misma mayor resistencia pero por la que se

enva menos caudal.

En trminos simples:

+ pesttica 1pdinmica 1 = pesttica 2 + pdinmica 2

Esta afirmacin contesta la siguiente pregunta:

Porqu pese a que el caudal aumenta la presin diferencial

total se mantiene constante en ambos casos?

Observacin:

Es preciso mencionar que el hecho de abrir ms la vlvula

direccional es el smil a considerar un nuevo sistema hidrulico

que contenga una vlvula de aguja que genere por si misma una

menor resistencia esttica pero por la que se procure enviar ms

caudal, o sea, tener una mayor resistencia dinmica.

Recuerde que la situacin inicial equivale una vlvula de aguja

que genera por si misma mayor resistencia pero por la que se

enva menos caudal.

En trminos simples:

+ pesttica 1pdinmica 1 = pesttica 2 + pdinmica 2

Esta afirmacin contesta la siguiente pregunta:

Porqu pese a que el caudal aumenta la presin diferencial

total se mantiene constante en ambos casos?



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Compensador de presin:

En aquellas situaciones en las cuales se

bloquea el movimiento del actuador, porejemplo, cuando el pistn llega a su final

de carrera, la presin generada en la

lumbrera de trabajo crece gradualmente

hasta alcanzar la presin regulada en el

compensador de presin.

La seal de presin se transmite

simultneamente hacia los extremos

opuestos de la corredera de margen

desequilibrndola y desplazndola

completamente hacia la izquierda, sto

debido a la fuerza sumativa del resorte.

En estas circunstancias la fuerza

hidrulica supera la tensin del muelle

del compensador de presin,

presurizando la cmara del pistn de

posicionamiento de la bomba

disminuyendo el desplazamiento

volumetrico de la misma hasta cerca de

la carrera nula.


Retornando a la posicin neutral:

Cuando la vlvula direccional retorna a

la posicin neutral la presin que

estaba aplicndose en el extremo

derecho de la corredera de margen

cae, despresurizando todo el conducto

atravesando la vlvula direccional

hacia tanque.

Esto ocasiona una cada de presin

corriente arriba de la vlvula

direccional, generando el cierre del

compensador de presin y eldesplazamiento hacia la izquierda de

la corredera de margen hasta que el

valor de la presin corriente arriba de

la vlvula corresponda al valor del

resorte del compensador de caudal.

Nos encontramos nuevamente en

posicin de reserva por baja presin

de aceite.



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Ventajas del Control

entajas del Control

Load Sensing

oad Sensing


Optimizacin

ptimizacin

del

el

consumo

onsumo

de combustible.

e combustible.

Reduccin

educcin

de

e

prdidas energticas

rdidas energticas

.

Alargamiento

largamiento

de la

e la

vida til

ida til

de los

e los

componentes hidrulicos.

omponentes hidrulicos.

Alargamientolargamiento de lae la vida tilida til del fluidoel fluido

hidrulico.

idrulico.



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A continuacin

ontinuacin

se muestra un sistema

e muestra un sistema

hidrulico convencional: El caudal que

idrulico convencional: El caudal que

descarga la bomba es de 20gpm, la

escarga la bomba es de 20gpm, la

carga

arga

genera una presin de 2000psi. Si el

enera una presin de 2000psi. Si el

requerimiento

equerimiento

de caudal es de

e caudal es de

slamente

lamente

5gpm Cul es el valor de la potencia

gpm Cul es el valor de la potencia

utilizadatilizada en mover lan mover la cargaarga?




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HP = (gpm x psi) / 1714

P = (gpm x psi) / 1714

P = (gpm x psi) / 1714


Cul es el valor de la


potencia consumida

otencia consumida

por el

or el

sistema hidrulico?istema hidrulico?



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potencia perdida

otencia perdida

por el sistema

or el sistema

hidrulico?

idrulico?


Cada

ada

HP que no se

P que no se

aprovecha

provecha

en

n

realizar

ealizar

el trabajo

l trabajo

mecnico

ecnico

se

e

transforma

ransforma

en calor

n calor



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1 HP/min = 42,4 BTU/min

HP/min = 42,4 BTU/min

HP/min = 42,4 BTU/min




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Ya que la potencia perdida o

a que la potencia perdida o

NO

O

aprovechada

provechada

del sistema hidrulico

el sistema hidrulico

convencional es 17,5HP. Entonces la

onvencional es 17,5HP. Entonces la

cantidad de calor generado por

antidad de calor generado por

M NUTO

NUTO

es

s

de 742 BTU, los cuales deberan ser

e 742 BTU, los cuales deberan ser

disipados por un

isipados por un

enfriador

nfriador

.




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Cul es el valor del calor

Cul es el valor del calor

generado

enerado

utilizando

tilizando

el control

l control

Load Sensing?

oad Sensing?


Cul es el valor de la potencia consumida

por el sistema hidrulico convencional

cuando el pistn del actuador llega a su final

de carrera? La presin de regulacin de la

VLP es 3000psi?



por el sistema hidrulico convencional

or el sistema hidrulico convencional

cuando el pistn del actuador llega a su final

uando el pistn del actuador llega a su final

de carrera? La presin de regulacin de la

e carrera? La presin de regulacin de la

VLP es 3000psi?

LP es 3000psi?



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Considerando un caudal de fugas de

2,7gpm a 3000psi en el sistema Load

Sensing, slo se consume 4,7HP.

Considerando un caudal de fugas de

onsiderando un caudal de fugas de

2,7gpm a 3000psi en el sistema

,7gpm a 3000psi en el sistema

Load

oad

Sensing

ensing

, slo

lo

se consume 4,7HP.

e consume 4,7HP.



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