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    Cuaderno de Hidráulica: Sincronización de

    actuadores hidráulicos

    24/07/2011 mecantech Deja un comentario Go to comments

    Son muchas las ocasiones en las que es necesario el movimiento sincronizado de varios cilindros hidráulicos.Se entiende por movimiento sincronizado que ambos actuadores hidráulicos comiencen a moverse y sedetengan exactamente en el mismo instante y que, además, lo hagan con la misma velocidad lineal. Lasaplicaciones de esta técnica son múltiples, la encontramos sobre aquellos mecanismos que son accionados por más de un actuador hidráulico. Como ejemplo podemos mencionar prensas, cizallas, movimiento de plataformas, movimiento de palas en maquinaria móvil, movimiento de cubiertas retráctiles, etc. Por su parte,

    en la industria papelera encontramos  este tipo de movimientos sincronizados a la hora de accionar compuertas, movimientos de rodillos en la sección de formación, cajas de aspiración de zona húmeda,manejo de mandriles en la enrolladora, etc.

    Existen diversas alternativas a la hora de diseñar un sistema hidráulico accionado por un movimientosincronizado. Principalmente debemos pensar en el tipo de aplicación y en el grado de precisión quenecesitamos. No es lo mismo tratar de sincronizar los actuadores hidráulicos para la apertura de unacompuerta de 8 m de longitud que, por ejemplo, los diversos cilindros hidráulicos de la cubierta de un polideportivo de 110 m de largo. Dependerá del grado de exactitud que necesita el mecanismo para proporcionar un movimiento suave y, por supuesto, del grado de precisión en la alineación del mecanismo.

    Habrá ocasiones simples en las que el movimiento sincronizado se obtendrá implementando un sistemamecánico como pueda ser un eje de giro rígido que, uniendo dos palancas, proporcionará el movimientosincronizado de ambas. En este caso el grado de precisión y exactitud del movimiento depende de la rigidezmecánica que queramos emplear. En otras ocasiones se podrá emplear el conexionado en serie o en paralelode los actuadores hidráulicos junto con reguladores de caudal que proporcionen el sincronismo deseado, eneste caso el grado de precisión es muy bajo. Vamos a ver, en esta ocasión, el empleo de los llamadosdivisores rotativos de caudal. Estos dispositivos hidráulicos dividen, de forma proporcional, un caudal procedente de nuestra central hidráulica en dos o más caudales de trabajo que serán empleados para elaccionamiento de dos o más actuadores hidráulicos. El grado de precisión dependerá de la forma

    constructiva pudiéndose alcanzar valores de hasta ±0,5%. Os muestro dos ejemplos, en cada uno de ellos seemplea un tipo distinto de divisor de caudal en función de la precisión necesaria del mecanismo accionado.

    Como primer ejemplo os muestro el esquema hidráulico que proporciona el movimiento vertical de unacompuerta de protección contra salpicaduras en la sección de prensas. Este movimiento se produce mediante

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    dos cilindros hidráulicos situados a cada lado de la misma y a través de unas guías paralelas en ambosextremos. La compuerta tiene aproximadamente 9 m de longitud y el mecanismo necesita que amboscilindros se muevan de manera sincronizada para que la compuerta no se cruce y se quede trabada,impidiendo que se produzcan daños en sistema de guiado.

    Esquema hidráulico ejemplo 1

    En este esquema vemos que el bloque de distribución es simple. En el armario hidráulico encontramos primeramente la válvula limitadora de presión 23PV4765 cuya función consiste en reducir la presión denuestro sistema de elevación a 50 bar. Si por cualquier circunstancia, como por ejemplo un aumento decarga en cualquiera de los cilindros, se produce un aumento de presión, esta válvula se encarga de cerrar laalimentación primeramente y, si el aumento de presión sigue produciéndose, abre un canal directo al tanque através de la línea T  para aliviar la presión hasta que ésta posea el valor regulado de 50 bar. A continuaciónencontramos la válvula 23XV4765, se trata de un distribuidor 4/2, es decir, de cuatro canales y dos posiciones, accionada mediante señal eléctrica y con enclavamiento de la posición, es decir, la válvulamantiene la posición aún cuando la señal eléctrica que la ha accionado haya desaparecido y mantendrá dicha posición hasta que reciba una señal eléctrica en la bobina contraria. Esta válvula distribuidora o bien alimentacon la presión P   el canal A para subir la compuerta (nótese que cuando los cilindros salen, la compuerta baja), o bien el canal B para bajarla. A continuación, aunque físicamente es lo primero que aparece montadosobre el bloque de distribución, encontramos el conjunto 23FV4765, compuesto por dos reguladores decaudal, uno para cada canal y que sirven para regular el caudal que retorna a la salida de los cilindros con lafinalidad de regular la velocidad de subida y bajada de la compuerta.

    Montaje físico del bloque distribuidor 

    Ahora fijémonos en el elemento hidráulico 23FFC4765, se trata de un divisor de caudal Power Hydraulik 

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    tipo PR 202-T. Cuando se produce señal eléctrica en la bobina a del distribuidor 4/2, el caudal de aceitesuministrado, a través del canal B, hacia los actuadores hidráulicos llega hasta este dispositivo y a partir delmismo se divide en dos líneas que alimentan ambos cilindros para producir su carrera de salida y así bajar lacompuerta, el aceite de retorno o salida de los cilindros (de la cámara contraria) llega a la válvuladistribuidora a través del canal A y de aquí va al tanque a través del canal T . En el otro caso, cuando laválvula distribuidora está conmutada en la otra posición mediante una señal eléctrica sobre la bobina b, elcaudal alimentado por el distribuidor 4/2 a través del canal  A  llega hasta ambos cilindros para producir la

    subida de la compuerta y es el aceite de retorno de ambos cilindros el que llega, en este caso, hasta elelemento 23FFC4765 integrándose ambos caudales en uno solo que avanza hasta el distribuidor a través delcanal B y de aquí, a través de T , pasa al tanque hidráulico. La función del divisor de caudal consiste por tantoen dividir un caudal de aceite de entrada en dos caudales proporcionales o, como en este caso, exactamenteiguales. Así, el control de marcha/paro y velocidad de los actuadores hidráulicos será exactamente el mismo para ambos, sincronizándose de esta forma su movimiento. En el sentido contrario, cuando dos caudales deaceite de entrada lleguen al dispositivo, éste sólo admitirá que pasen a través de cada módulo caudalesexactamente iguales, integrándolos en un único caudal de salida.

    ¿Cómo funciona el divisor de caudal rotativo de engranes? Para realizar su función, el divisor de caudalrotativo de engranes está compuesto de parejas de engranajes, dispuestas de manera modular, una para cadacaudal de salida, exactamente iguales a las que podemos encontrar en una bomba hidráulica de engranes.Cada pareja consta de una rueda dentada conductora (accionada mediante caudal de aceite) y unaconducida. Los engranes conductores de los diversos módulos se encuentran todos unidos de manerasolidaria mediante un eje, de esta forma, cada módulo es un dispositivo volumétrico que deja pasar una ciertacantidad de aceite por vuelta. Como necesariamente deben girar a la misma velocidad puesto que estánunidos todos los engranes conductores, el caudal de aceite que pasa por cada módulo será exactamente elmismo, sincronizándose así la actuación de los cilindros hidráulicos.

    Un módulo deldvisor de caudal

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    Divisor de caudal montado en el armario

    Como segundo ejemplo de uso de un divisor de caudal volumétrico os voy a mostrar un curioso circuitohidráulico para el movimiento de un rodillo en la sección de formación de nuestra máquina de papel. Este

    movimiento es necesario cuando se efectúa el cambio de tela. Se realiza por medios hidráulicos con dosactuadores sincronizados con un divisor de caudal rotativo. Son dos las posiciones del rodillo, puede estar en posición retraída o de cambio de tela y en posición de servicio, esta última será cuando ambos cilindroshidráulicos estén fuera.

    Esquema hidráulico ejemplo 2

    En este caso, se ha incluido la válvula manual bloqueable 23XV3301.3 como elemento de seguridad ya que

    a la hora de efectuar el cambio de tela o cualquier trabajo de mantenimiento existe un riesgo cierto deatrapamiento en esta zona. En cuanto al bloque de mando o distribuidor, vemos que es similar al del ejemploanterior, la línea de presión P pasa a través de la válvula reductora de presión en placa intermedia 23PV3301que limita la presión del circuito a 60 bar, llega a la válvula distribuidora 4/3 23XV3301.1 accionadamediante señal eléctrica y retorno con muelles hasta la posición intermedia. Esta válvula conmuta entre las posiciones de cambio, servicio y parada. A continuación, la salida de aceite del distribuidor atraviesa lasválvulas de retención desbloqueables 23GC3301.1 montadas en placa intermedia y cuya función es la deasegurar la posición del rodillo en caso de falta de energía. En el esquema hidráulico también encontramosvarios elementos de control, los reguladores de caudal con válvula de retención 23FC3301.1 y 23FC3301.2

     para la regulación de la velocidad de movimiento de los actuadores en ambos sentidos, el regulador decaudal 23FV3301 cuya función veremos un poco mas adelante y los antiretornos pilotados 23GC3301.2 y23GC3301.3 que tienen como función la de asegurar el movimiento sin obstáculos hacia la posición deservicio, si uno de los cilindros se bloquea o se impide su movimiento por lo que sea, el otro quedaráigualmente bloqueado ya que estas válvulas de retención necesitan un pilotaje, en este caso procedente de la

     

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    línea contraria, para poder permanecer desbloqueadas.

    Montaje en armario de los tresreguladores de caudal

    Ahora veamos como actúa el divisor de caudal 23FFC3301 junto con la válvula 23XV3301.2. Se trata deun distribuidor de aceite rotativo de émbolos radiales Jahns tipo MT-GM1-100/100-FG. Al igual que en elejemplo anterior, es un dispositivo volumétrico de dos etapas, unidas entre sí mediante un eje, y quesuministra la misma cantidad de aceite por vuelta y por etapa. En este caso su funcionamiento es similar al deun motor de émbolos radiales en estrella.

    Montaje del divisor de caudal de Jahns

    Es un divisor de caudal con mucha precisión, del orden del 0,7% – 0,9%, aún así, la posición y alineación deeste rodillo es muy crítica. Es necesario que el rodillo quede en la misma posición de servicio, fijo yatornillado contra sus topes mecánicos. Si esto no fuera así el buen funcionamiento de la máquina se veríaafectado. Es aquí donde entra en juego la válvula 23XV3301.2, cuya función es la de hacer de by-pass del

    divisor de caudal rotativo al final de ambas carreras de movimiento del rodillo, tanto cuando va hacia la posición de cambio de tela como cuando se mueve hasta la posición de servicio con el fin de corregir  posibles errores de sincronización de marcha. Insisto, sólo actúa al final de ambas carreras y lo hacemediante señal eléctrica en la bobina a de la válvula, así se comunican el canal P  con los canales A y B de la

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    misma. El regulador de caudal 23FV3301 simplemente actúa como limitador del caudal de aceite de“relleno”.

    Es todo por el momento. Por favor, mandarme vuestros comentarios o dudas al respecto. Espero que elcarácter formativo que quiero darle a este tipo de entradas os ayude a comprender mejor vuestros esquemashidráulicos. Gracias.

    Un [email protected]

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    Categorías:Hidráulica, mantenimiento industrial, oleohidráulica Etiquetas: Circuitos hidráulicos, Divisor decaudal rotativo, HidráulicaComentarios (4) Trackbacks (0) Deja un comentario Trackback 

    1.Cui20/03/2014 en 18:53Responder 

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    Muy explicito, para comprender mejor estos sistemas, gracias.

    mecantech20/03/2014 en 20:23Responder 

    Gracias a ti por entrar y comentar. Un saludo.

    2.CHARLY17/06/2014 en 23:30Responder 

    ES MUY BUENO TRANSMITIR ESTOS CONOCIMIENTOS EN

    HIDRAULICA,FELICIDADES.

    mecantech18/06/2014 en 06:25Responder 

    Gracias por tu comentario. Un saludo.

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