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Qu es Load Sensing?
Qu es Load Sensing?
D:\malfaro\diagnostico de fallas en sistemas hidrulicos\load sensing
Load sensing es un trmino
oad sensing es un trmino
usado
sado
para
ara
describirescribir unn
tipo de control de bombaipo de control de bomba
empleadompleado
en
n
circuitos abiertos
ircuitos abiertos
.
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Se
e
denomina as
enomina as
debido a que la presin de
ebido a que la presin de
carga
arga
generada por la
enerada por la
carga corriente abajo
arga corriente abajo
de una
e una
seccin
eccin
de
e
estrangulamiento
strangulamiento
es
s
sensada
ensada
y el caudal de descarga de la bomba
el caudal de descarga de la bomba
es
s
ajustado
justado
con la
on la
finalidad
inalidad
de
e
mantener
antener
una
na
presin
resin
diferencial constante
iferencial constante
a travs
ravs
de
e
dicha
icha
seccineccin dee estrangulamientostrangulamiento
..
D:\malfaro\diagnostico de fallas en sistemas hidrulicos\load sensing
La
a
seccin
eccin
de
e
estrangulamiento
strangulamiento
es por lo
s por lo
general una vlvula
eneral una vlvula
direccional proporcional
ireccional proporcional
,
no obstante, una vlvula deo obstante, una vlvula de agujaguja o unauna
vlvula
lvula
reguladora
eguladora
de caudal puede ser
e caudal puede ser
usada
sada
, esto depende
sto depende
de la
e la
aplicacin
plicacin
.
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Los componentes requeridos para
os componentes requeridos para
lograr
ograr
las
as
caractersticas de control de un sistema
aractersticas de control de un sistema
load sensing son
oad sensing son::
D:\malfaro\diagnostico de fallas en sistemas hidrulicos\load sensing
Bomba DV, usualmente de pistones axiales.
omba DV, usualmente de pistones axiales.
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Regulador Load Sensing
egulador Load Sensing
Las correderas del compensador de
presin y del compensador de caudal
del regulador Load Sensing modulan
su posicin con la finalidad de
controlar la presin actuante sobre el
pistn de posicionamiento de la
bomba as como el caudal que sta
produce.
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Vlvula de
lvula de
retencin de carga
etencin de carga
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Vlvula
lvula
selectora,
electora,
prioridad alta
rioridad alta
presin
resin
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Posicin de la bomba por default :
El cmara del pistn de posicionamiento est
despresurizada va el regulador Load Sensing.
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Posicin de la bomba por default :
El plato basculante de la bomba est
inclinado totalmente.
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En el instante de arranque:
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Reserva por baja presin de aceite:
Cuando la presin que acta sobre la
corredera de margen vence la resistenciadel resorte de margen (145psi-435psi ), la
corredera se desplaza hacia la derecha
superando la tensin del resorte. As se
logra comunicar el conducto de descarga
de la bomba con la cmara del pistn de
posicionamiento de la bomba. La presin
aplicada al pistn de posicionamiento
vence la resistencia del resorte de
posicionamiento de la bomba, esto genera
una disminucin del DV de la bomba hasta
cerca del valor cero. Esta posicin es
denominada: Reserva por baja presin de
aceite. En este momento, la bomba solo
genera el caudal suficiente para
compensar las fugas internas generadas
por el sistema.
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Despresurizacin de la cmara del resorte
del compensador de caudal:
El aceite alojado en la cmara referida es
drenado al tanque a travs de la lumbrera de
retorno de la vlvula direccional.
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Despresurizacin de la cmara del resorte
del compensador de caudal:
!Observacin!
El aceite atraviesa un estrangulamiento fijo.
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Ahora veremos que oc urre cuando la vlvula
direccional es accionada hacia la izquierda:
En principio, la presin generada por la carga se
transmite atravesando la seccin de
estrangulamiento de la vlvula direccional hacia
la cmara del resorte del compensador de
caudal. Dicha seal de presin se aplica sobre
la seccin transversal izquierda de la
corredera de margen, la cual sumada con la
tensin del resorte resulta la fuerza suficiente
para desplazar la corredera hacia la izquierda,
logrando despresurizar la cmara del pistn de
posicionamiento de la bomba, lo que finalmente
ocasiona un aumento del desplazamiento
volumtrico de sta. Es as que la bomba
empieza la accin de bombeo.
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Ahora veremos que oc urre cuando la vlvula
direccional es accionada hacia la izquierda:
Despus, cuando la presin corriente arriba de lavlvula direccional supera la presin inducida por
la carga la vlvula de retencin de carga
apertura y el caudal generado por la bomba
llega a la cmara del mbolo del cilindro
desplazando al pistn del cilindro a una velocidad
determinada. La seal de presin que llega a la
cmara del resorte del compensador de caudal
proveniente de la lumbrera de trabajo del
actuador no desarrolla una cada de presin
significativa debido a que se transmite a travs de
un conducto de seccin transversal reducida, es
por ello que la presin en toda la longitud del
conducto se considera constante. As, la seal de
presin que llega a la cmara del resorte del
compensador de caudal no es ms que la presininducida por la carga. Si el resorte del
compensador de caudal es regulado con una
tensin equivalente a 200psi y la presin inducida
por la carga se asume en 600psi, entonces la
fuerza efectiva que se aplica sobre la seccin
transversal izquierda de la corredera de margen
resulta en un equivalente de 800psi.
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Ahora veremos que oc urre cuando la vlvula
direccional es accionada hacia la izquierda:
Por consiguiente, la presin corriente arriba de la
vlvula crecer hasta un valor que corresponda a
la resistencia desarrollada en la zona de descarga
de la bomba, que en este caso es de 800 psi. Con
ello se tiene que el valor de la presin diferencial
de la vlvula direccional es 200psi, el cual no
variar si las condiciones de carga y velocidad del
actuador se mantienen constantes. Es preciso
mencionar que mientras la presin diferencial de
la vlvula direccional se mantenga tambin lo
har el caudal descargado por la bomba, en otras
palabras, el caudal de bombeo depende de la
seccin transversal de apertura de la vlvula
direccional.
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Ahora veremos que oc urre cuando la vlvula
direccional es accionada ms hacia la
izquierda manteniendo la carga constante:
Al aperturar ms la seccin de estrangulamiento
de la vlvula direccional, la presin corriente
arriba de la vlvula cae desplazando hacia la
izquierda la corredera de margen con lo cual se
despresuriza parcialmente la cmara del pistn de
posicionamiento de la bomba logrndose un
incremento de la carrera de la bomba y por lo
tanto de caudal. El incremento de la resistencia
fluido-fluido (originado por el aumento de caudal)
genera un incremento de la presin corriente
arriba de la vlvula direccional hasta un valor que
corresponde a la presin de carga (600 psi) ms
la tensin del resorte de la corredera de margen
equivalente a 200psi.
En esta situacin la presin diferencial de lavlvula direccional permanece en 200psi
garantizando un caudal de bombeo constante.
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Observacin:
Es preciso mencionar que el hecho de abrir ms la vlvula
direccional es el smil a considerar un nuevo sistema hidrulico
que contenga una vlvula de aguja que genere por si misma una
menor resistencia esttica pero por la que se procure enviar ms
caudal, o sea, tener una mayor resistencia dinmica.
Recuerde que la situacin inicial equivale una vlvula de aguja
que genera por si misma mayor resistencia pero por la que se
enva menos caudal.
En trminos simples:
+ pesttica 1pdinmica 1 = pesttica 2 + pdinmica 2
Esta afirmacin contesta la siguiente pregunta:
Porqu pese a que el caudal aumenta la presin diferencial
total se mantiene constante en ambos casos?
Observacin:
Es preciso mencionar que el hecho de abrir ms la vlvula
direccional es el smil a considerar un nuevo sistema hidrulico
que contenga una vlvula de aguja que genere por si misma una
menor resistencia esttica pero por la que se procure enviar ms
caudal, o sea, tener una mayor resistencia dinmica.
Recuerde que la situacin inicial equivale una vlvula de aguja
que genera por si misma mayor resistencia pero por la que se
enva menos caudal.
En trminos simples:
+ pesttica 1pdinmica 1 = pesttica 2 + pdinmica 2
Esta afirmacin contesta la siguiente pregunta:
Porqu pese a que el caudal aumenta la presin diferencial
total se mantiene constante en ambos casos?
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Compensador de presin:
En aquellas situaciones en las cuales se
bloquea el movimiento del actuador, porejemplo, cuando el pistn llega a su final
de carrera, la presin generada en la
lumbrera de trabajo crece gradualmente
hasta alcanzar la presin regulada en el
compensador de presin.
La seal de presin se transmite
simultneamente hacia los extremos
opuestos de la corredera de margen
desequilibrndola y desplazndola
completamente hacia la izquierda, sto
debido a la fuerza sumativa del resorte.
En estas circunstancias la fuerza
hidrulica supera la tensin del muelle
del compensador de presin,
presurizando la cmara del pistn de
posicionamiento de la bomba
disminuyendo el desplazamiento
volumetrico de la misma hasta cerca de
la carrera nula.
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Retornando a la posicin neutral:
Cuando la vlvula direccional retorna a
la posicin neutral la presin que
estaba aplicndose en el extremo
derecho de la corredera de margen
cae, despresurizando todo el conducto
atravesando la vlvula direccional
hacia tanque.
Esto ocasiona una cada de presin
corriente arriba de la vlvula
direccional, generando el cierre del
compensador de presin y eldesplazamiento hacia la izquierda de
la corredera de margen hasta que el
valor de la presin corriente arriba de
la vlvula corresponda al valor del
resorte del compensador de caudal.
Nos encontramos nuevamente en
posicin de reserva por baja presin
de aceite.
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Ventajas del Control
entajas del Control
Load Sensing
oad Sensing
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Optimizacin
ptimizacin
del
el
consumo
onsumo
de combustible.
e combustible.
Reduccin
educcin
de
e
prdidas energticas
rdidas energticas
.
Alargamiento
largamiento
de la
e la
vida til
ida til
de los
e los
componentes hidrulicos.
omponentes hidrulicos.
Alargamientolargamiento de lae la vida tilida til del fluidoel fluido
hidrulico.
idrulico.
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A continuacin
ontinuacin
se muestra un sistema
e muestra un sistema
hidrulico convencional: El caudal que
idrulico convencional: El caudal que
descarga la bomba es de 20gpm, la
escarga la bomba es de 20gpm, la
carga
arga
genera una presin de 2000psi. Si el
enera una presin de 2000psi. Si el
requerimiento
equerimiento
de caudal es de
e caudal es de
slamente
lamente
5gpm Cul es el valor de la potencia
gpm Cul es el valor de la potencia
utilizadatilizada en mover lan mover la cargaarga?
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HP = (gpm x psi) / 1714
P = (gpm x psi) / 1714
P = (gpm x psi) / 1714
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Cul es el valor de la
Cul es el valor de la
potencia consumida
otencia consumida
por el
or el
sistema hidrulico?istema hidrulico?
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Cul es el valor de la
Cul es el valor de la
potencia perdida
otencia perdida
por el sistema
or el sistema
hidrulico?
idrulico?
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Cada
ada
HP que no se
P que no se
aprovecha
provecha
en
n
realizar
ealizar
el trabajo
l trabajo
mecnico
ecnico
se
e
transforma
ransforma
en calor
n calor
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1 HP/min = 42,4 BTU/min
HP/min = 42,4 BTU/min
HP/min = 42,4 BTU/min
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Ya que la potencia perdida o
a que la potencia perdida o
NO
O
aprovechada
provechada
del sistema hidrulico
el sistema hidrulico
convencional es 17,5HP. Entonces la
onvencional es 17,5HP. Entonces la
cantidad de calor generado por
antidad de calor generado por
M NUTO
NUTO
es
s
de 742 BTU, los cuales deberan ser
e 742 BTU, los cuales deberan ser
disipados por un
isipados por un
enfriador
nfriador
.
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Cul es el valor del calor
Cul es el valor del calor
generado
enerado
utilizando
tilizando
el control
l control
Load Sensing?
oad Sensing?
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Cul es el valor de la potencia consumida
por el sistema hidrulico convencional
cuando el pistn del actuador llega a su final
de carrera? La presin de regulacin de la
VLP es 3000psi?
Cul es el valor de la potencia consumida
Cul es el valor de la potencia consumida
por el sistema hidrulico convencional
or el sistema hidrulico convencional
cuando el pistn del actuador llega a su final
uando el pistn del actuador llega a su final
de carrera? La presin de regulacin de la
e carrera? La presin de regulacin de la
VLP es 3000psi?
LP es 3000psi?
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Considerando un caudal de fugas de
2,7gpm a 3000psi en el sistema Load
Sensing, slo se consume 4,7HP.
Considerando un caudal de fugas de
onsiderando un caudal de fugas de
2,7gpm a 3000psi en el sistema
,7gpm a 3000psi en el sistema
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oad
Sensing
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, slo
lo
se consume 4,7HP.
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