Descarga de un circuito regenerativo

Válvula de Descarga - Descarga de un Circuito Regenerativo
Aplicación a una Prensa de Estampación y Troquelado (Didáctica)Aplicación (Didáctica) a una Prensa de Estampación y Troquelado

Al tener el «venting» a tanque la limitadora de presión, el caudal
de la bomba QB está en descarga.
QB
Bomba en descarga en la posición de inicio

Bomba en Impulsión. Salida Rápida y Limitación a Baja Presión
Al excitar Y1, el «venting» de la limitadora de presión ha dejado
de estar a tanque por lo que el caudal de la bomba QB ha dejado
de estar en descarga y tiene la baja presión conectado.
Y1=1
QB
Y2=1

Y1=1
El caudal de la bomba QB se incorpora al que viene de la
superficie anular S1 del cilindro Q1 y, a través del distribuidor que
tiene excitada Y2, se incorporan ambos Q0= QB + Q1 a la
superficie llena del cilindro S0.
Y2=1
QB
Q1
Q0
Al excitar Y1, el «venting» de la limitadora de presión ha dejado
de estar a tanque por lo que el caudal de la bomba QB ha dejado
de estar en descarga y tiene la baja presión conectado.
S0 S1

QB
Q1
Q0
Q2
1)2(
2
QQ
:dános2departicularcasoelparaQue
1)(
QQ
:mismoloesqueloO
1)(
Q)
1
(1Q
Q
QQ
:quededucesedondedeQ
Q
Q
:queTendremos
QQQquepuestoy
Q
Q
S
S
:relaciónlaasdenominamoSi
BB0
B0
00
0
0B
B
0
0
B10
0
1
1
0
⋅=
−
⋅=
=
−
⋅=
−
⋅=−⋅=−=
+=
+==
=
ϕ
ϕ
ϕ
ϕ
ϕ
ϕϕ
ϕ
ϕ
ϕϕ
S0 S1

QB
Q1
Q0
S0 S1
SV
Para facilitar los cálculos en la aplicación
didáctica que estamos planteando diremos que
QB= 120 l/m
S0= 200 cm2
; S1= 100 cm2 ; SV= 255 cm2
De igual forma, para simplificar,
consideraremos:
∆P tramo de tubería = 1 bar
∆P de antirretorno = 1 bar
Componente NG 16
∆P con 120 l/m = 1 bar
∆P con 240 l/m = 4,5 bar
Componente NG 25
∆P con 612 l/m = 10 bar
Los rendimientos mecánicos del cilindro
principal DT = 160 mm. ; dV = 110 mm.
Rm salida rápida = 0,85
Rm salida normal = 0,98
Rm entrando = 0,85
Los rendimientos mecánicos del gato hidráulico
DV = 180 mm.
Rm salida normal = 0,98
Rm entrando = 0,98

240
bar.
A0
La gama de presiones taradas con las
que pretendemos trabajar serán:
Limitadora de presión:
Baja presión = 120 bar.
Alta presión = 240 bar.
Válvula de descarga:
A la apertura = 180 bar.
Al cierre = (se explicará)
Presostatos
Máxima = 200 bar.
Mínima = 100 bar.
G0 G1
120
bar.
200
bar.
100
bar.
180
bar.

240
bar.
A0
Mientras el cilindro sale con velocidad
rápida y sin carga, tendremos:
G0 G1
120
bar.
200
bar.
100
bar.
180
bar.
19P;9.5P
bar.61P
313PP2
)3(P26,5)(P
)3(P6,5)(P
1
)3(P6,5)-(P
1
PP
0P;0Lcomo
1
P
R
P
P
P
1
PPP
S10
F
S
S
P
S10
L
P
FSP10LSP10
10
M
MM
MM
MM
MM
10
L
1
MA
L
0
FrjA1L0
0
rjA
0
1
1
0
0
rjA1100
==
=
+=−⋅
+=⋅−
+=⋅−
⋅+=
⋅=
=≈
⋅+=
+⋅+=
⋅
+⋅+
⋅
=
+⋅⋅+=⋅⋅
ϕ
ϕ
ϕ
ϕ
ϕ
PM= 20
bar.

240
bar.
A0
Por tanto tenemos un cálculo aproximado
de P0=9,5 bar y P1=19 bar:
Sin embargo, al ser carga nula, en este
tipo de cálculos se llega a despreciar el
efecto de las fuerzas de rozamiento que,
sin embargo, no han desaparecido en la
realidad. Mediante el libro de excel que
pueden descargar aquí:
https://www.facebook.com/groups/ofertas.oleohidr
Se pueden estimar las Frj que, para este
caso, serían, redondeando, de 3500 N.
Por tanto:
G0 G1
120
bar.
200
bar.
100
bar.
180
bar.
5,22P;31P
bar.,591P
53,313P
53,3P26,5)-(P
0053001)3(P02006,5)-(P10
FSP10LSP10
10
M
M
MM
MM
rjA1100
==
=
++=
++=⋅
+⋅++=⋅⋅
+⋅⋅+=⋅⋅
PM= 20
bar.

240
bar.
A0
Al topar con la matriz que soporta el gato
hidráulico, como el esfuerzo de este
siempre es mayor, el gato aguantará y
mantendrá la matriz sobre sus topes
mecánicos. La energía cinética la absorbe
la chapa a conformar o, en su defecto, la
válvula de seguridad del gato hidráulico.
Durante ese proceso de salida rápida,
que aquí se acaba, la velocidad del
cilindro principal, trabajando su sección
del vástago, habrá sido:
G0 G1
120
bar.
200
bar.
100
bar.
180
bar.
m/s0,20
1006
120
S6
Q
v
:bienO
m/s0,20
2006
240
S6
Q
v
l/m2402012Q2Q
Q2
1)2(
2
Q
1)(
QQ
V
B
SR
0
0
SR
B0
BBB0
=
⋅
=
⋅
=
=
⋅
=
⋅
=
=⋅=⋅=
⋅=
−
⋅=
−
⋅=
ϕ
ϕ

Al subir la presión se inicia un proceso de
conformado que continua hasta alcanzar
la presión de 100 bar del presostato de
presión mínima. Momento en que se
excitará Y3.
Siendo el esfuerzo alcanzado cuando
PM=100 bar.:
N.400.7185,0)000.103000.187(L
00110310
0,85
L
2005,9310
001)3(P10
0,85
L
2006,5)(P10
SP10
R
L
SP10
FSP10LSP10
MM
11
MA
00
rjA1100
=⋅−=
⋅⋅+=⋅⋅
⋅+⋅+=⋅−⋅
⋅⋅+=⋅⋅
+⋅⋅+=⋅⋅
En este caso no hay porque estimar las Frj por
existir ya un esfuerzo considerable

Salida Normal y Limitación a Alta Presión
Al excitarse Y3. La presión de la
limitadora se sitúa en 240 bars, por lo que
la presión sube hasta alcanzar el taraje
de la válvula de descarga de 180 bar.
Siendo el esfuerzo alcanzado en ese
instante de PM= 180 bar.:
Para, inmediatamente después, al ponerse en
descarga la válvula, ocurrir que sobreviene
una caída de presión al cambiar la sección
eficaz de trabajo y pasar al sistema normal de
salida con el mismo esfuerzo de 139.400 N.
Y3=1
N.400.13985,0)000.183000.347(L
00118310
0,85
L
2005,17310
001)3(P10
0,85
L
2006,5)(P10
SP10
R
L
SP10
FSP10LSP10
MM
11
MA
00
rjA1100
=⋅−=
⋅⋅+=⋅⋅
⋅+⋅+=⋅−⋅
⋅⋅+=⋅⋅
+⋅⋅+=⋅⋅
Válvula en
descarga.

Al ponerse en descarga la válvula, el
sistema pasa de regenerativo a normal
por lo que con el mismo esfuerzo de
139.400 N. tendremos
Esta pretendida caída de presión, aunque
después continúe subiendo, puede
provocar una especie de oscilación en la
válvula de descarga si su diseño no
permite esta caída de presión, por lo que
durante la transición no habrá una buena
descarga inicialmente, e irá apareciendo
progresivamente.
Aprovecho esta circunstancia para
explicar esta parte de la Válvula de
Descarga.
bar76P
bar73
2000
0003
2000
422451
P
001310
0,98
139400
200P10
SP10
R
L
SP10
FSP10LSP10
M
0
0
11
MA
00
rjA1100
=
=+=
⋅⋅+=⋅⋅
⋅⋅+=⋅⋅
+⋅⋅+=⋅⋅

Cuando cae la presión PM, la fuerza del muelle comenzará a cerrar el cono de mando por el propio hecho de la caída de
presión provocando un cierre de la apertura.
Mecanismo de Disparo al Cierre o Bajando
54,1
76
180
P
P
d
D
:casonuestroparaque,dicenosqueLo
P
P
d
D
;)
D
d
(
P
P
)
D
d
(
D
d
S
S
;
S
S
PP
SP10SP10
FSP10
M
TV
A
P
M
TV
A
P2
P
A
TV
M
2
P
A
P
A
P
A
P
A
TVM
ATVPM
abriralM.PilotoPM
2
2
==≥
≥≥
==
⋅≥
⋅⋅≥⋅⋅
≥⋅⋅
Mecanismo de disparo al cierre o bajando, modo de razonamiento para la determinación de la presión del
cierre.
SPSA
Una relación, en este caso, bastante superior a lo que
suele ser habitual: 1,1 o similar. No obstante, hay
fabricantes que introducen una O’Ring en el pistoncito
que aumenta el incremental de la presión al cierre, y no
existiría, por ello, tanta oscilación transitoria.
De cualquier forma hoy en día se usa la
alternativa del control eléctrico a estos casos
de Válvula de descarga. No obstante sigamos
con la aplicación que hemos comenzado.
PMdA DP

Como la presión continúa subiendo el
transitorio habrá pasado y se llega a activar
el presostato de máxima tarado a 200 bar.
Siendo este el máximo esfuerzo con el que se
garantiza el conformado, así como el posterior
troquelado cuando se desactive el esfuerzo del
gato hidráulico LV que es:
N.180.383N.800.499L
N.800.49998,055200210L
R
L
SP10
V
V
M
V
VV
>=
=⋅⋅⋅=
=⋅⋅
N.38318098,0)3000394000(L
001310
0,98
L
200)3200(10
SP10
R
L
SP10
FSP10LSP10
11
MA
00
rjA1100
=⋅−=
⋅⋅+=⋅−⋅
⋅⋅+=⋅⋅
+⋅⋅+=⋅⋅

Deshecho el circuito regenerativo, entra
en la cámara llena S0 el caudal de la
bomba, lo que origina que vaya saliendo
de la cámara anular S1 un caudal de
salida ϕ veces menor. Siendo la velocidad
de salida normal:
Y3=1
Válvula en
descarga.
m/s0,10
2006
120
S6
Q
v
l/m06
2
120Q
Q
l/m201QQ
0
B
SN
B
1
B0
=
⋅
=
⋅
=
===
==
ϕ

El presostato de máxima activa la bobina Y4,
esta pone a tanque el gato hidráulico que deja
de hacer su contraesfuerzo, por lo que el
cilindro principal puede hacer el troquelado.
Realizado el troquelado la carga la
consideramos nula, por lo que baja la presión
bastante INICIALMENTE:
Y4=1
bar.9
S10
1000
S10
700
8,325P
:casoesteen
estimarpuedenrozamientodefuerzasLas
S10
Frj
S10
Frj
8,325P
S10
Frj
S10
Frj
275,13
2
1
33P
S10
Frj
S10
Frj
S
S
3
1
3)3P(
FrjFrjSP10SP10SP10
0LCon
00
M
0
A
0
V
M
0
A
0
V
M
0
A
0
V
0
V
M
AVVV1100
≈
⋅
+
⋅
+=
⋅
+
⋅
+=
⋅
+
⋅
+⋅+⋅+=
⋅
+
⋅
+⋅+⋅=−
++⋅⋅+⋅⋅=⋅⋅
≈
ϕ

Salida Rápida y Limitación a Baja Presión
La bajada de presión desactiva Y3 y cierra la
válvula de descarga, volviendo el circuito
regenerativo.
Y3=0
Por lo tanto la velocidad del circuito regenerativo
genera la aparición de un caudal importante
circulando a tanque a través de la válvula
direccional de Y4.
l/m6120,42556vS6Q
m/s0,40
0016
240
S6
Q
v
l/m2402012Q2Q
Q2
1)2(
2
Q
1)(
QQ
SRVSV
VA
0
SR
B0
BBB0
=⋅⋅=⋅⋅=
=
⋅
=
⋅
=
=⋅=⋅=
⋅=
−
⋅=
−
⋅=
ϕ
ϕ
Lo que obligará a colocar un NG 25 y aún así
ocasionará una importante perdida de carga
que se estima en:
∆P = 10 bar.
Y4=1

Salida Rápida y Limitación a Baja Presión
Y3=0
bar.60)
S10
6000
S10
2000
(27,51P
rozamientodefuerzaslasEstimando
)
S10
F
S10
F
(27,51P
13)
S10
F
S10
F
(27,353P
5,6
S10
F
S10
F
85,175,1)
2
1
PP(
S10
F
S10
F
200
255
14
2
1
)3P()5,6P(
S10
F
S10
F
S
S
14
1
)3P()5,6P(
FFSP10SP10SP10
00
M
0
rjA
0
rjV
M
0
rjA
0
rjV
M
0
rjA
0
rjV
MM
0
rjA
0
rjV
MM
0
rjA
0
rjV
0
V
MM
rjArjVVV1100
≈
⋅
+
⋅
⋅+≈
⋅
+
⋅
⋅+≈
+
⋅
+
⋅
⋅++≈
+
⋅
+
⋅
++=⋅−
⋅
+
⋅
++⋅+=−
⋅
+
⋅
++⋅+=−
+⋅∆⋅+⋅⋅=⋅⋅ +
ϕ
La presión manométrica PM en este caso será:
Y4=1

Entrada
Y5=1
Al activar el final de carrera V0 se excita la
bobina Y5 y el cilindro A comienza a entrar.
El caudal de la bomba entra en la cámara
anular S1 por el antirretorno que hay después
de la válvula direccional, estableciendo un
caudal de salida ϕ veces mayor a través de la
sección llena del cilindro S0.
Siendo su velocidad de entrada de vástago:
m/s0,20
1006
120
S6
Q
v
l/m2402012QQ
l/m201QQ
1
1
E
B0
B1
=
⋅
=
⋅
=
=⋅=⋅=
==
ϕ
V0
Y4=1

Entrada
Y5=1
Al entrar el cilindro A se podrá sacar la pieza
hecha
bar.5,7
00210
4500
25,5P
rozamientodefuerzaslasEstimando
00210
F
2
1
5,43P
S10
F
P)PP(
FSP10SP10
M
rjA
M
0
rjA
01M
rjA0011
≈
⋅
+≈
⋅
+⋅+=
⋅
+⋅=∆−
+⋅⋅=⋅⋅
ϕ
Siendo la presión manométrica de ese
movimiento de entrada:
V0
Y4=1

Entrada
Y5=1
Cuando el cilindro A haya entrado por completo
y active el final de carrera A0 , entonces ya
podrá recuperar su posición el gato hidráulico
de la matriz a la par de recuperar la posición
central la válvula direccional del cilindro A.
V0A0
Y4=1

Salida del Vátago del Gato Hidráulico
Y5=0
Entonces se efectuará la salida del gato
hidráulico con una velocidad reducida, pero,
puesto que su carrera será corta, también el
tiempo será reducido.
V0A0
Y4=0

Y5=0
Entonces se efectuará la salida del gato
hidráulico con una velocidad reducida, pero,
puesto que su carrera será corta, también el
tiempo será reducido.
El caudal de la bomba actuará sobre la sección
del vástago del gato provocando su salida:
V0A0
Y4=0
m/s0,078
2556
120
S6
Q
v
l/m201QQ
V
V
SV
BV
=
⋅
=
⋅
=
==

Y5=0
Llevando la matriz al tope de su posición y
activando el final de carrera V1
V0A0
Y4=0

Y5=0
Llevando la matriz al tope de su posición y
activando el final de carrera V1
Por lo que la bobina Y1 se desactiva y la
bomba vuelve a quedar en descarga y el
sistema dispuesto para recibir una nueva chapa
V0A0
Y4=0
Y1=0
V1

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