Equilibrado de carga simple

1. Equilibrado de Carga Simple con Amortiguación de Masas CorrectaA lo largo de algunas presentaciones iremos analizando una progresión de casos del

equilibrado de cargas con amortiguación de masas.

1. Equilibrado de carga simple

2. Equilibrado de carga incorrecto

3. Equilibrado de carga incompleto

4. Equilibrado de carga completo

1. Equilibrado de Carga Simple con Amortiguación de Masas Correcta



2. Equilibrado de Carga Incorrecto con Amortiguación Correcta


3. Equilibrado de Carga Incompleto con Amortiguación Incorrecta


4. Equilibrado de Carga Completo con Amortiguación Correcta


En todos los casos aplicaremos una misma necesidad:

Subir o bajar una masa de 10.000 Kgr., colocados sobre una plataforma de 1.500 Kgr.

Con el caso especial de bajar solo la plataforma.

Aplicación Práctica


EQUILIBRADO DE CARGA SIMPLE

CON AMORTIGUACIÓN DE MASAS CORRECTA

EN ESTA PRESENTACIÓN TRATAREMOS EL:


Válvula de presión en función de Equilibrado de

la Carga

Una de las aplicaciones de uso que puede tener una válvula de acción directa por relevo [Tipo “R”] es la de equilibrado de una carga y su posterior amortiguación al detenerla bajando.

Supongamos unos datos para un supuesto con el que vamos a analizar este equilibrado simple de la carga con amortiguación. Datos que fijaremos convenientemente para facilitar cálculos y visión de lo que ocurre.

Cilindro: S0 = 120 cm2 ; S1 = 60 cm2 ; Rmsub= Rmbaj= 0,93

Masa a subir = 10.000 Kgr.

Masa plataforma= 1.500 Kgr.

Masa total = 11.500 Kgr. Peso o Carga total L = 112.800 N.

Contrapresión estimada subiendo (S0/T) P0= 5 bar.

Perdida de carga impulsión (P/S1) PM-P1= 3 bar.

Cilindrada de la bomba = 50,7 cm3/rev. RVB = 0,96 RMB =0,97

Motor eléctrico = 1480 rpm

Válvula de presión de acción directa tipo “R” de pilotaje interno y drenaje interno

Equilibrado de Carga Simple con Amortiguación de Masas Correcta


Una de las aplicaciones de uso que puede tener una válvula de acción directa por relevo [Tipo “R”] es la de equilibrado de una carga y su posterior amortiguación al detenerla bajando.

Supongamos los datos para un supuesto con el que vamos a analizar este equilibrado simple de la carga con amortiguación. Datos que fijaremos convenientemente para facilitar cálculos y tener una visión de lo que ocurre.

Cilindro: S0 = 120 cm2 ; S1 = 60 cm2 ; Rmsub= Rmbaj= 0,93

Masa máxima a subir y bajar = 10.000 Kgr.

Masa plataforma= 1.500 Kgr.

Masa total = 11.500 Kgr. Peso o Carga total L = 112.800 N.

Contrapresión estimada subiendo (S0/T) P0= 6 bar.

Perdida de carga impulsión subiendo (P/S1) PM-P1= 3+3=6 bar.

Perdida de carga impulsión bajando (P/S0) PM-P0= 2+2=4 bar.

Cilindrada de la bomba = 50,7 cm3/rev. RVB = 0,96 RMB =0,97

Motor eléctrico = 1480 rpm

N. 112800m/s 9,81Kgr 11500gm L 2sub.

P0=3

P1=?

PM=3




P0=3

P1=174

PM=3

La válvula de de Equilibrado de la carga, tarada a 200 bar.Aguanta perfectamente. Pues la presión de P1 no supera los 174 bar.

17414 188 P P P

14188202PRm

P P

S10

.L

RmS10

.L P

bar 188600

112800

S10

L P

.L S P 10

FrjLsub. 1

Lsub.sub.

Lsub.Frj

1

sub

sub.1

subFrj

1

sub.Lsub.

sub1Lsub.

Calculamos la presión de la carga y deducimos la presión de las fuerzas de rozamiento de las juntas para averiguar la presión aproximada de P1.

Para así determinar el taraje de la Válvula de Equilibrado capaz de Equilibrar la carga.


bar. 2206214P

21412202600

6000

600

121290 P

2007 121290 06 P 10

2016 10 0.93

112800 06 P 10

S P 10 Rm

.L S P 10

S P 10 .Frj .L S P 10

M

1

1

1

00sub.

sub11

00subsub11

P0=6

P1=214

PM=220

Presión de TarajeVálvula de Seguridad245 bar.

Al excitarse la bobina Y1 (Y1=1) el caudal de la bomba se dirige a la superficie S1 para levantar la carga, atravesando el antirretorno de la válvula que equilibraba la carga:

Y1=1

bar. 14188202.PRm

.P P Lsub

sub.

LsubFrj



El caudal de la bomba al introducirse en la cámara anular de superficie S1 generará una velocidad de ascensión de la carga de:

l/min. 7296,075,04 RQ Q

l/min. 04,751000

1480 7,05

1000

n V Q

VBBUT

0B

m/s 2,0606

72

S6

Q v

1

UTsub.


P0=6

P1=214

PM=220

Presión de TarajeVálvula de Seguridad245 bar.


Al activarse el final de carrera FC0 se desexcitará Y1

Y desaparecerá la fuerza de empuje, quedando la carga y la fuerza de rozamiento de las juntas para frenarla.

Durante este movimiento de ascensión de la carga, la masa de la carga llevaba una energía cinética (ligada al movimiento) de:

FC0

FC1


Hcinética

HHcinética

2cinética

2sub.cinética

FRJ)gm( E

FRJgm E

J. 2302,0115002

1 E

)0v(m2

1 E


En este caso, hasta detenerse con velocidad 0, la variación de la energía cinética es absorbida por la variación de la energía potencial y por el trabajo de las fuerzas de rozamiento de las juntas, o, dicho de otra manera, por el trabajo de la carga y las fuerza de rozamiento juntas.

Hcinética

HHcinética

2cinética

2sub.cinética

FRJ)gm( E

FRJgm E

J. 2302,0115002

1 E

)0v(m2

1 E

FC0

FC1



Cuando se desexcita Y1 (Y1=0)

La masas seguirán ascendiendo a expensas de la energía cinética mientras la energía potencial la absorbe.

Se producirá una depresión en la cámara anular con absorción de aceite antes de que el antirretorno se cierre para sujetar las masas.

La carga es de 112800 N.

Y ahora calculáremos la fuerza de rozamiento de las juntas y el sobredesplazamiento sobre el final de carrera FC0 que procurará la amortiguación de las masas.

mm. 1,9 m. 0019,0121200

230

)121200( 230

)8400112800( 230

)FRJg(m FRJgm 230

FRJ de Trabajo Epotencial Ecinética

N. 8400064110SP10 FRJ

H

H

H

Hsub.Hsub.H

1FRJ sub.

FC0

FC1


Y1=0


Una vez en su posición elevada, la carga permanecerá equilibrada por la válvula de Equilibrado que, tarada por encima, no podrá abrir.


PM=3

P1=174

P0=3

La válvula de de Equilibrado de la carga, tarada a 200 bar.Aguanta perfectamente. Pues la presión de P1 no supera los 174 bar.



Si excitamos Y2 (Y2=1), entonces el empuje de la bomba forzará a abrir la válvula de equilibrado de la carga y, por tanto, esta bajará siempre por efecto de ese empuje y nunca por su propio peso.

Puesto que, como ya hemos dicho, la válvula de equilibrado está tarada a 200 bar. Se cumplirá la ecuación de esfuerzos siguiente, en donde consideraremos la fuerza de rozamiento de las juntas del mismo valor que subiendo:

Y2=1

bar. 11947100 P

1280014008120000 P2001

400806 002 10128001201 P10

FRJS P 10L S P10

0

0

0

baj.11baj.00

P0=11

P1=200

PM=15



Las dificultades (en este casó mínimas) surgen cuando se debe bajar sin carga.

El caudal de la bomba al introducirse en la cámara llena de la superficie S0 generará una velocidad de bajada de la carga de:

l/min. 7296,075,04 RQ Q

l/min. 04,751000

1480 7,05

1000

n V Q

VBBUT

0B

m/s 1,01206

72

S6

Q v

0

UTbaj.



Cuando se debe bajar sin carga ocurre que:

bar. 75,9425,127100 P

147004008120000 P2001

400806 002 1014700201 P10

FRJS P 10L S P10

0

0

0

baj.11baj.00

N. 1470081,91500gm L cargasin P0=94,75

P1=200

PM=98,75

Como se ve, tenemos la paradoja de necesitar mucha más presión para bajarlo sin carga alguna que cuando estaba la carga.

BAJAR SIN CARGA



Al activarse el final de carrera FC1 se desexcitará Y2

Y desaparecerá la fuerza de empuje, quedando solo la presión P1 frenando las masas y manteniendo la válvula de equilibrado abierta mientras hace la función de válvula de amortiguación hasta que, absorbida la energía cinética, las masas se paren.

Durante este movimiento de bajada de la carga, las masas llevaban una energía cinética:

FC0

FC1

VOLVAMOS A LA CARGA

]cmVv ; bar. [PVOLcinética

36

33

2

24

2

VOLH1cinética

2cinética

2baj.cinética

3OLTV VP

10

1 E

10

1

cm10

m 1]cm[

m 1

cm10 ]

cm

DN[

VPSP E

J. 5,571,0115002

1 E

)0v(m2

1 E

factor



En este caso la variación de la Energía cinética es absorbida por la variación de la Energía de presión

FC0

FC1

]cmVv ; bar. [PVOLcinética

36

33

2

24

2

VOLH1cinética

2cinética

2baj.cinética

3OLTV VP

10

1 E

10

1

cm10

m 1]cm[

m 1

cm10 ]

cm

DN[

VPSP E

J. 5,571,0115002

1 E

)0v(m2

1 E

factor



Cuando se desexcita Y2 (Y2=0)

La masas seguirán descendiendo a expensas de la energía cinética mientras la válvula de equilibrado de carga las va deteniendo absorbiendo la energía cinética y convirtiéndola en energía de presión a través de la válvula convertida en válvula de amortiguación.

A continuación calculáremos el volumen de aceite que pasa por la válvula, y el sobredesplazamiento sobre el final de carrera FC1 que se origina.

mm. 0,058 cm.0,005860

0,34783

S0,34783

0,34783 575

002 Vv

Vv002 10

1 57,5

VvP 10

1Epresión

Epresión Ecinética

H

H1

OL

OL

]cmVv ; bar. [P OLTV3

OLTV

FC0

FC1

Y2=0

P0=3

P1=200

PM=3



Por último, se cerrará la válvula y las masas se detendrán.

P0=3

P1=174

PM=3


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