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Cuaderno de Hidráulica: Control de un motor hidráulico para el izado de cargas (II)

En la entrada anterior empezamos desde cero a diseñar de forma conceptual un tipo de circuito hidráulico para el control de un motor usado para el izado de una carga. Vamos a continuar nuestra tarea. Supondremos que el sistema consta de un motor hidráulico acoplado sobre el extremo de un eje soportado por rodamientos. Dicho eje monta a cada lado un tambor para el enrollado de un cable de acero. Estos dos cables son los encargados de izar la carga, el motor hidráulico será el sistema para accionar el eje con los dos tambores. En esta ocasión hablaremos de la forma de limitar el par máximo que, por seguridad, debe ejercer el motor sobre nuestro mecanismo así como del modo de operación y la forma de evitar que la carga caiga cuando dejemos de excitar la electroválvula de mando. Creo que es interesante que el lector conozca estas técnicas básicas de implantación de sistemas hidráulicos. Estos conocimientos pueden ayudar enormemente a la hora de resolver problemas o averías en nuestros circuitos hidráulicos.

Para empezar debemos conocer el par resistente sobre el eje de nuestro motor hidráulico. Supongamos que conocemos el valor de la carga a elevar, el radio del tambor y el número de cables a emplear (en nuestro caso dos) esto nos permitirá conocer el par resistente que debe superar el motor. Elegiremos un motor adecuado, con un rendimiento óptimo en el rango de par requerido. Será necesario igualmente que admita el caudal adecuado para poder elevar la carga en el tiempo requerido (potencia hidráulica necesaria). Cabe señalar que estos datos de caudal y par, y por tanto de presión de alimentación del motor, serán empleados mas tarde para la elección de la bomba hidráulica más adecuada.

Con todos estos datos estamos ya en disposición de conocer la presión máxima con la que, por seguridad, debemos alimentar al motor hidráulico. Es conveniente limitar esta presión para impedir que pueda superarse en algún momento el valor de par máximo establecido por cálculo. Con todo ello podemos impedir accidentes graves como daños a la carga debido a bloqueos inesperados, rotura de cables por fallo de finales de carrera o todo aquello que se nos pueda ocurrir por sobrecargas indebidas. Así pues, echemos un vistazo al esquema hidráulico de nuestro sistema de elevación.

Presión limitada en el canal A de la electroválvula de control

Sobre el canal A de la electroválvula de mando XV4001 se ha montado la válvula de presión PV4001.1. Se trata de una válvula limitadora de presión de 2 vías tarada a una presión de 140 bar. De esta forma, a la hora de alimentar el motor hidráulico a través de su canal R para izar la carga, limitaremos la presión máxima a emplear y el par máximo a ejercer en el eje de salida del motor hidráulico. Debemos emplear como es lógico un valor limitado de presión procedente del cálculo descrito anteriormente para asegurarnos que el motor podrá izar la carga de forma segura y a la velocidad requerida aunque éste es un punto a tratar más tarde ya que todavía no hemos introducido ningún elemento regulador del caudal.

Ahora bien, cabe preguntarse que ocurrirá cuando a medio camino del izado de la carga dejamos de excitar la bobina b de la electroválvula de control XV4001. En este caso y según el esquema anterior, comunicaremos el canal R del motor hidráulico con el tanque (posición central de la electroválvula), es decir, tendremos en este canal una presión cercana al valor 0 bar y dadas las condiciones de reversibilidad de un motor hidráulico puede ocurrir que la carga caiga a velocidad elevada y de forma descontrolada con el peligro que ello supone. Puede pensar el lector, por otro lado, que no pasará absolutamente nada puesto que el motor lleva incorporado un freno hidráulico. Es necesario mencionar que este freno simplemente es para asegurar la posición del motor y de alguna manera impedir que de forma accidental pueda variar, no suele estar diseñado para aguantar cargas en suspensión y de alguna manera necesitamos un sistema que de forma segura nos impida que la carga suspendida por el motor pueda precipitarse hacia abajo. La siguiente figura representa el mismo esquema con alguna nueva modificación.

Esquema hidráulico con control de parada de carga

Se han introducido varios elementos nuevos. Se trata de la válvula limitadora de presión PV4001.2 de dos vías, tarada a un valor de presión de 110 bar, del elemento estrangulador R1 de orificio fijo para mantener el caudal de retorno controlado y del cual volveremos a hablar en una entrada posterior y, finalmente, de la válvula antiretorno A2. Cuando alimentamos el motor para izar la carga, a través de su canal R, la válvula limitadora de presión mencionada no tiene ningún efecto, todo el caudal atraviesa la válvula antiretorno A2 hacia el motor para hacerlo girar en el sentido de izado de la carga. Pero, ¿que ocurre en esta ocasión cuando dejamos de actuar eléctricamente sobre la bobina b de la electroválvula, adoptando ésta su posición central?, si observa atentamente puede apreciar que esta vez el canal de alimentación R ya no se comunica directamente a tanque, puesto que tanto la válvula antiretorno A2 como la válvula limitadora PV4001.2 se lo impide. Esta vez se queda presurizado a un valor que, evidentemente, estará por debajo de 110 bar puesto que si esta presión es mayor se abrirá la válvula PV4001.2 hasta alcanzar la presión de 110 bar. Este valor de tarado es un valor calculado, se trata de la presión necesaria para aguantar el peso de la carga sin que ésta caiga al suelo multiplicado por un determinado coeficiente de seguridad. Se debe usar este coeficiente para implementar un mayor nivel de seguridad en el funcionamiento del sistema. Por tanto, ya hemos resuelto este incomodo problema, podemos subir la carga una determinada altura, dejarla suspendida, continuar el izado mas tarde, etc.

Bueno, es todo por hoy, en una entrada posterior completaremos definitivamente el esquema hidráulico del sistema de elevación. Por favor, dejad vuestros comentarios o dudas al respecto. Gracias.

Un saludo.

mecantech@gmail.com
 
 
 
 
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