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Fundamentos para Aplicar Válvulas Electrohidráulicas

The Fundamentals of Applying Electrohydraulic Valves Wind Turbines Hydraulic Valve DivisionLa base de las válvulas electrohidráulicas es fácil de comprender: Son válvulas operadas eléctricamente que controlan como el fluido hidráulico es enviado hacia los actuadores, para aplicaciones de válvulas electrohidráulica de forma efectiva y eficiente en sistemas hidráulicos los diseñadores deben de considerar varios factores, este articulo explorara 7 claves para el correcto diseño de sistemas con válvulas electrohidráulicas.

Válvulas ON-OFF vs Válvulas Proporcionales

Las válvulas ON-OFF son básicamente switches en los sistemas hidráulicos, estas válvulas son típicamente utilizadas en aplicaciones donde la precisión de la posición y el control de la velocidad de los actuadores no es necesario. Parker ofrece válvulas de primera clase en este tipo de aplicaciones en la serie D_VW. Las válvulas proporcionales ofrecen un control más variable del flujo en los sistemas hidráulicos, estas válvulas son usadas comúnmente en aplicaciones donde un mayor control es requerido en comparación con una válvula estándar direccional, algunas aplicaciones de este tipo son: Procesos de maquinado, Metalmecánica, turbinas de viento entre otros. Si un tiempo y una posición especifica es requerida, las válvulas proporcionales son la solución.

Electrónica integrada vs Electrónica Externa

Determinar que válvulas usar con electrónica integrada o con electrónica externa requiere de una evaluación profunda de la aplicación, generalmente, válvulas con electrónica integrada son utilizadas para un control localizado en las válvulas y simplificar el cableado al controlador. Válvulas con electrónica externas son utilizadas en áreas de mucha vibración y alta temperatura condiciones que pueden reducir el desempeño de la electrónica.

Utilizar una válvula con electrónica externa requiere el uso de módulos electrónicos, tales como las series PWD00A-400, los cuales pueden ser configurados a las necesidades del usuario, parámetros como rampas, corriente de las bobinas entre otros. Las válvulas con electrónica integrada pueden ser comandadas directamente con comandos estándar incluido 4-20 Ma O +/- 10 VDC, y diferentes capacidades de flujo.

The Fundamentals of Applying Electrohydraulic Valves D1FP valve Hydraulic Valve DivisionControl de Lazo abierto vs Control de lazo cerrado

Hay 2 opciones de control para sistemas hidráulico, lazo cerrado y lazo abierto, en general, un sistema de lazo abierto no puede compensar ninguna perturbación que pueda alterar la señal de manejo del controlador. Los sistemas de lazo cerrado no tienen este inconveniente; las perturbaciones en el sistema son compensadas midiendo una respuesta de salida y comparándola con la entrada. Si se observa una diferencia (Conocida como señal de error), El error se retroalimenta al controlador para ajustar la salida al valor deseado.

Por ejemplo, las válvulas de la serie FB son operadas por solenoides proporcionales pero internamente no cierran el lazo con el carrete, comúnmente utilizadas en aplicaciones de aceleración y medición.

Válvulas como la serie FC y FP internamente cierran el lazo con el carrete, y pueden ser integradas a un sistema de lazo cerrado, El error en el sistema es medido por un transductor, ej: sensor de posición o de velocidad sobre un cilindro o sensores de presión y flujo para mayor precisión. Las válvulas electrohidráulicas servo operadas en lazo cerrado son diseñadas para usar bajos consumos de potencia y una retroalimentación mecánica para tener un control preciso.

Los parámetros que considerar para elegir lazo abierto y lazo cerrado incluyen:

  • Histeresis: La diferencia en la salida medida a un comando creciente y decreciente.
  • Respuesta escalonada: El tiempo requerido desde el comando inicial hasta que la válvula se estabiliza en la salida deseada.
  • Respuesta de frecuencia: la velocidad máxima a la que una válvula puede operar con precisión
  • Fuga interna: Flujo en bypass inherente a las válvulas de carrete debido a espacios libres mecánicos.
  • Capacidad de flujo: Cantidad de fluido que puede pasar a través de la válvula.

Dimensionando el Carrete

Los carretes de válvulas proporcionales son usualmente diseñados para flujos nominales a un diferencial de presión de 10 Bar mientras que los carretes de válvulas servo para diferenciales de presión de 70 Bar, carretes simétricos proveerán flujo simétrico a cada puerto, esto puede ser útil cuando utilizas un motor o un cilindro de doble vástago, carretes de simétricos resultarán en un velocidad reducida de retracción en cilindro de un vástago, debido al diferencial de áreas.

Carrete de relación, provee un flujo asimétrico, la relación más usada comúnmente es 2:1, para utilizar con cilindros de relación 2:1, con una respuesta de velocidad igual a la extensión y a la retracción, se recomienda dimensionar las válvulas proporcionales lo más pequeñas posibles para controlar una carga. Para mantener el control de cargas, debe ejercerse contra presión contra la carga en todo momento. Una regla general es seleccionar un carrete que use 90-95% del máximo flujo. Seleccionar un carrete con una capacidad de flujo demasiado grande puede provocar inestabilidad del sistema.

The Fundamentals of Applying Electrohydraulic Valves metal working Hydraulic Valve Division

Composición de los sellos.

Al seleccionar el compuesto para los sellos en cualquier válvula de control direccional, consulte los recursos del fabricante para obtener información sobre compatibilidad de fluidos y compuestos. Las aplicaciones industriales estándar que usan aceite mineral generalmente usaran sellos de nitrilo, que también se recomienda al controla agua-glicol. Las aplicaciones que involucran temperaturas elevadas o fluidos menos utilizados pueden utilizar uno de los muchos tipos de fluoro carbono, en caso de duda consúltenos para obtener ayuda en la selección.

Funciones de regeneración y funciones hibridas.

Un circuito regenerativo dirige el fluido evacuado del extremo del vástago de un cilindro de regreso al extremo del embolo en lugar del tanque para una extensión acelerada del actuador. El uso de un circuito regenerativo puede permitir que un diseñador de sistema hidráulico use una bomba más pequeña para lograr los requisitos de diseño cuando se necesita un movimiento rápido en una sola dirección, Parker ofrece válvulas regenerativas proporcionales, para evitar el uso de más válvulas en el circuito.

Las válvulas regenerativas hibridas ofrecen la capacidad de permitir el control regenerativo a través de una señal eléctrica separada de la señal de comando. Cuando se utiliza el control regenerativo, la fuerza se sacrifica por la velocidad, la función hibrida permita seleccionar la función hidráulica estándar para generar fuerza y la función regenerativa para acelerar la carga rápidamente.

Patrones de montaje

Las configuraciones de montaje para válvulas electrohidráulicas están guiadas por las normas NFPA/ISO. Las designaciones de las series D03, D05, D07, D08 y D10 indicaran el cumplimiento de las normas, las válvulas Parker que son D07 o más grandes son operadas por piloto, dando más estabilidad en una amplia gama de flujos, usar piloto hidráulico resulta en un mayor rendimiento para el usuario.

Recursos

Hay muchos recursos disponibles para los ingenieros de diseño al especificar componentes para sistemas: hojas de referencia, herramientas de configuración y más. Sin embargo, no hay sustituto para la experiencia y el conocimiento profundo de la aplicación, aproveche la experiencia que Parker le ofrece, no solo entienden cómo funcionan los componentes que ofrece su empresa, sino que también tiene la ventaja de haber ayudado a otros en la misma situación, resolviendo las dudas de muchas aplicaciones, más información disponible en catalogo o contáctenos.

Esta publicación es una contribución de Matthew Davis, Mitch Eichler & Tom Gimben de la división de Válvulas Hidráulicas de Parker Estados Unidos. 

 

Ricardo Baez

Si usted esta ubicado en México y desea conocer más de esta tecnología, por favor contacte a Ricardo Baez, gerente de producto de Hidráulica en Parker Hannifin de México.

 

 

 

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