Circuito cerrado

CIRCUITO CERRADO

1

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CIRCUITO CERRADO

2 2

Circuito Cerrado de Accionamiento de un Motor Oleohidráulico

CIRCUITO CERRADO

3

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

4


CIRCUITO CERRADO

5

Si el motor eléctrico que mueve la bomba consideramos que tiene 1450 r/min


CIRCUITO CERRADO

6



Variando la cilindrada de la bomba en uno u otro sentido de circulación.

CIRCUITO CERRADO

7



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

CIRCUITO CERRADO

8

Componentes

1.- Bomba de cilindrada variable con flujo en ambas direcciones.

CIRCUITO CERRADO

9

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.

CIRCUITO CERRADO

10

Componentes

2.- Bomba auxiliar para presurización y acondicionamiento del fluido.

CIRCUITO CERRADO

11

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.

CIRCUITO CERRADO

12

Componentes

3.- Válvula de seguridad del sistema auxiliar.

CIRCUITO CERRADO

13

Componentes

3.- Válvula de seguridad del sistema auxiliar.

Esta válvula no es la válvula de presurización del sistema auxiliar, sino la de su seguridad

CIRCUITO CERRADO

14

Componentes

4.- Filtro de aspiración de la bomba auxiliar.

CIRCUITO CERRADO

15

Componentes

5.- Válvula direccional de presurización y optimización.

CIRCUITO CERRADO

16

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.

CIRCUITO CERRADO

17

Componentes

6.- Válvula de presurización auxiliar.

CIRCUITO CERRADO

18

Componentes

6.- Válvula de presurización auxiliar.

Presuriza y mantiene la presión en el lado de aspiración de la bomba principal de cilindrada variable.

CIRCUITO CERRADO

19

Componentes

7.- Filtro de retorno del acondicionamiento general.

CIRCUITO CERRADO

20

Componentes

8.- Intercambiador de calor del acondicionamiento general.

CIRCUITO CERRADO

21

Componentes

9.- Bloque de antirretornos para el uso de una única válvula de seguridad y limitadora de par.

CIRCUITO CERRADO

22

Componentes

10.- Válvula limitadora de par y de seguridad del sistema.

CIRCUITO CERRADO

23

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.

CIRCUITO CERRADO

24

Componentes

11.- Motor oleohidráulico de par elevado y marcha lenta

CIRCUITO CERRADO

25

Componentes

11.- Motor oleohidráulico de par elevado y marcha lenta

Estos motores se caracterizan por su elevada cilindrada y su pequeño tamaño real.

CIRCUITO CERRADO

26

Componentes

12.- Antirretornos en la aspiración

CIRCUITO CERRADO

27

Componentes

12.- Antirretornos en la aspiración

Estos antirretornos garantizan la aspiración de la bomba principal si circunstancialmente se despresurizase.

CIRCUITO CERRADO

28

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

CIRCUITO CERRADO

29

Componentes

CIRCUITO CERRADO

30

¿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.

CIRCUITO CERRADO

31

¿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)

CIRCUITO CERRADO

32

¿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.

CIRCUITO CERRADO

33

“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.

CIRCUITO CERRADO

34

Flujos en el “Supuesto Práctico” para la “Hoja de Cálculo”

CIRCUITO CERRADO

35

Hoja de Cálculo y Datos del “Supuesto Práctico”https://www.facebook.com/groups/ofertas.oleohidraulica/582770475078457/

https://www.facebook.com/groups/ofertas.oleohidraulica/582770475078457/












CIRCUITO CERRADO

36

Hoja de Cálculo y Datos del “Supuesto Práctico”DATOS DE ENTRADA

CIRCUITO CERRADO

37

Hoja de Cálculo y Datos del “Supuesto Práctico”CÁLCULOS INTERMEDIOS

CIRCUITO CERRADO

38

Hoja de Cálculo y Datos del “Supuesto Práctico”RESULTADOS FINALES

CIRCUITO CERRADO

39

Hoja de Cálculo y Datos del “Supuesto Práctico”

CIRCUITO CERRADO

40

¿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/



CIRCUITO CERRADO

41

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

CIRCUITO CERRADO

42


6 Válvula de presurización

Paux = 15 bars

CIRCUITO CERRADO

43


10 Válvula limitadora de par

Pvl = 260 bars

11 Motor oleohidráulico

V0m = 950 cm3/r

Rvm = 0.95 Rmm = 0.97

CIRCUITO CERRADO

44

Se pone en marcha con la cilindrada al “0 %”

CIRCUITO CERRADO

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

==

⋅⋅=

CIRCUITO CERRADO

46

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

CIRCUITO CERRADO

47

La bomba principal se pone al “100%”

En este esquema se han redondeado los valores

CIRCUITO CERRADO

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

=⋅⋅⋅=

=⋅⋅=


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


CIRCUITO CERRADO

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

CIRCUITO CERRADO

51


/rcmV

barsP

PRV

Mπ20PΔPP

30

mt

auxmm0m

auxmtmt

=

=

+⋅

⋅⋅=+=

bars 185150,97950

2500π20Pmt =+

⋅⋅⋅=

1600,97950

2500π20Pmt =

⋅⋅⋅=∆

CIRCUITO CERRADO

52


/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

54


)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.

CIRCUITO CERRADO

55


)P0,9(PP0,1

QQ tvlmt

tvl

utbvl ⋅−⋅

⋅=

CIRCUITO CERRADO

56


)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))

CIRCUITO CERRADO

57

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.

CIRCUITO CERRADO

58


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

59


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

CIRCUITO CERRADO

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:

CIRCUITO CERRADO

61


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.

CIRCUITO CERRADO

62

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⋅⋅⋅−=

CIRCUITO CERRADO

63


π⋅⋅⋅−=

20

RV)PP(M mmm0auxvl

mxmN 3593

20

97,0950)15260(Mmx ×=

π⋅⋅⋅−=

CIRCUITO CERRADO

64


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

65

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

66


minrev/ n

Nxm M

Kw W60000

nMπ2

1000

vFW

m

nm

mnm

==

=

⋅⋅⋅=⋅= kw 2660000

10025002Wnm =⋅⋅π⋅=

CIRCUITO CERRADO

67


minrev/ n

Nxm M

Kw W60000

nMπ2

1000

vFW

m

nm

mnm

==

=

⋅⋅⋅=⋅= kw 2660000

10025002Wnm =⋅⋅π⋅=

[T12] =2*PI()*T3*T10/60000

CIRCUITO CERRADO

68

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:


CIRCUITO CERRADO

69


l/m 10,26950105,26Qf =−−=svlaspf

seutbaspf

QQQQ

)Q(Q)Q(QQ

−−=

−+−=


l/m 95 095Qr =+= l/m 19,7410,2630Qfr =−=

CIRCUITO CERRADO

70


l/m 10,26950105,26Qf =−−=svlaspf

seutbaspf

QQQQ

)Q(Q)Q(QQ

−−=

−+−=


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

71

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 =+=


Caudal que resta para incorporarse al de la bomba auxiliar.

Caudal hacia la bomba principal. Caudal por el antirretorno.

CIRCUITO CERRADO

72


l/m 75,2619,7495Qresta =−=

frrresta QQQ −=



CIRCUITO CERRADO

73


l/m 75,2619,7495Qresta =−=

frrresta QQQ −=



[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

74

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

75


vauxmaux

auxaux

mb

aspmtm RR600

QP

R600

QPW

⋅⋅⋅+

⋅⋅

= kw 34 0,970,95600

3015

0,97600

105,26185Wm =

⋅⋅⋅+

⋅⋅=

CIRCUITO CERRADO

76


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


m

nmt W

WR = 76,0

34

26R t ==

CIRCUITO CERRADO

79


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]

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Circuito cerrado

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