claves para la seleccion de una valvula proporcional
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TECNOLOGIA
2 Máquinas y Equipos
tiempos mínimos (o aceleraciones máx.) que hay que respetar, porque si no, se pueden producir perturbaciones en el movimiento del actuador. Teniendo el siguiente sistema válvula actuador (Fig 1) se puede realizar un arranque suave, un frenado suave y una detención en un pun-to determinado de un cilindro (o un motor hidráulico), mediante válvulas proporcio-nales.
El desarrollo del movimiento deberá trans-currir según el Diagrama velocidad-tiempo (Fig 2).
En este diagrama se puede apreciar un ejemplo típico del control de movimiento que puede efectuar una válvula proporcio-nal. Arranque hasta una velocidad máxima, traslación, frenado a una velocidad míni-ma y detención en un punto (del 1 al 4). Y retorno en las mismas condiciones.
Ahora bien, esto es posible con una vál-vula proporcional, pero ¿cuáles son las velocidades máximas posibles y las acele-raciones (o frenados) permitidos?
Respecto de las velocidades (líneas hori-zontales en la Fig2) depende del tipo de cilindro a mover, normalmente en cilin-dros estándar se permiten velocidades de hasta 0.5 m/s. Con las juntas adecuadas es posible llegar a 1 o 2 m/s. Y en cilin-dros especiales (x ej. Servoclindros) hasta 5 m/s. Por supuesto que hay que tener en cuenta la masa a mover y la velocidad máxima posible de la carga o el elemento a mover. Pero se supone que utilizaría la velocidad máxima posible que permita el sistema, para así llegar con menos tiem-po a la posición deseada y con ello tener
Frente a la pregunta ¿Qué quiero hacer con el cilindro?, para la condición de Diagrama v= f(t), selección de a máx. y t min., los datos cinemáticos demandan que deberemos seleccionar las velocida-des, y a partir de ello, las aceleraciones convenientes para lograr el movimiento del cilindro en el menor tiempo posible, y funcionando de manera suave. Se busca el menor tiempo posible, para reducir el tiempo total del ciclo de la máquina y así aumentar la productividad de la misma. Para lograrlo debemos tener en cuenta
Claves para la selección de una válvula proporcional (Parte 3)Luego de enumerar los pasos a tener en cuenta para la selección de una válvula direccional; este capítulo responde acerca de los datos cinemáticos: ¿Qué hacer con el cilindro?
A
Pa bT
B
Figura 1.-
Figura 2.-
Vel
oci
dad
vav
ance
(so
len
oid
e B
)
Tiempo t
Vel
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dad
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eso
(so
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oid
e A
)
D
C
A
B
1
4 5 6
2 3
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el menor tiempo posible de ciclo de la máquina.
Lo mismo vale para las aceleraciones (líneas inclinadas en la Fig.2), que busca utilizar las más altas posibles, y que redun-darán en tiempos mínimos de aceleración y de frenado. Para ello veamos entonces como varía en primer lugar, el tiempo en función de la aceleración t= f(a) Fig. 3, y en segundo lugar el espacio en función de la aceleración e=f(a) Fig4.
De las Fig. 3, t= v/a vemos que no es muy conveniente elegir una aceleración demasiado elevada (límite inferior amari-llo), dado que el tiempo ganado es muy reducido. Por el contrario, una aceleración demasiada baja (limite izquierdo verde) trae aparejado un tiempo muy prologado.
De la Fig. 4 Sb= V2/2 a también se ve que con una aceleración demasiado rápida (zona amarilla) no se gana mucho en trayecto o recorrido. Aquí cabe destacar que una velocidad de marcha del doble requiere un trayecto 4 veces mayor para aceleración o frenado.
Variaciones del tiempo de frenado (Rampa)La hidráulica proporcional con su rampa electrónica presenta ventajas evidentes frente a la rampa netamente hidráulica. Una buena rampa electrónica es prácti-camente independiente de las perturba-ciones. Pero para poder aprovechar esta ventaja es necesario que el tiempo de rampa elegido no sea demasiado corto, es decir que se mantenga la distancia sufi-ciente respecto al tiempo de conmutación hidráulico del elemento proporcional, es decir:
Tiempo de rampa mínimo = 2 veces tiem-po de conmutación hidráulico regla básica
De los catálogos de los componentes hidráulicos podemos obtener el compor-tamiento temporal de la corredera,
Analizando los valores de la Fig.5, vemos que el tiempo de conmutación hidráulico
1,15
1,1
1,05
1
0,95
0,90
0,85
0,80
0,75
0,70
0,65
0,60
0,55
0,50
0,45
0,40
0,35
0,30
0,25
0,20
0,15
0,10
0,05
v= 2,0 m/s
v= 1,5 m/s
v= 1,0 m/s
v= 0,5 m/s
1 2 3 4 6 8 10 12 14 16
Aceleración a en m/s2
Tiem
po d
e ac
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ació
n o
fren
ado
tB e
n s
440
420
400
380
360
340
320
300
280
260
240
220
200
180
160
140
120
100
80
60
40
20
v= 2,0 m/s
v= 1,5 m/s
v= 1,0 m/s
v= 0,5 m/s
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Aceleración a en m/s2
Tray
ecto
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m
Figura 3.-
Figura 4.-
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de una válvula proporcional es del orden de los 100 ms. Si cumplimos con la regla anterior resulta un valor del tiempo míni-mo de 200/250 ms. Este sería el tiempo mínimo de aceleración o frenado posible recomendado.
Si lo llevamos a aceleraciones, sabiendo que a= v/t con un valor de velocidad alto de unos 2 m/s, llegaríamos a un valor de aceleración máxima de 8 m/s2, es decir, un algo menor a un g.
Con estos valores límites ya estamos en condiciones de elegir las velocidades adecuadas y los tiempos (o aceleraciones) y hacer el gráfico de la Fig. 2 V=F(t) para nuestra aplicación.
LA HIDRÁULICA PROPORCIONAL CON
SU RAMPA ELECTRÓNICA
PRESENTA VENTAJAS EVIDENTES FRENTE A
LA RAMPA NETAMENTE
HIDRÁULICA. UNA BUENA RAMPA
ELECTRÓNICA ES PRÁCTICAMENTE INDEPENDIENTE
DE LAS PERTURBA-CIONES.
Más información:Ing. Claudio Picottiwww.solucionhidraulica.com.ar
0 20 40 60 80 100 0 20 40
100
Tiempo t en ms
Función con un salto en la señal eléctrica de entrada.
Variación de la señal de 0 a 100%
80
60
40
20
060 80 100
Car
rerr
a s
en %
Función con un salto en la señal eléctrica de entrada.Variación de la señal de 0 a 100%