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El
nivel de la presión del aire comprimido generado por el compresor no es constante. Las oscilaciones de la presión en
las tuberías pueden incidir negativamente en las características de conmutación
de las válvulas, en la velocidad de los cilindros y en la regulación del tiempo
de válvulas de estrangulacióny de de retardo por tiempo.
En
consecuencia, es importante que la presión del aire sea constante para que el
equipo neumático no ocasione problemas. Para obtener un nivel constante la
presión del aire se instalan reguladores de presión en la red de aire apresión con el fin de procurar la uniformidad
de la presión en el sistema de alimentación de aire comprimido (presión
secundaria), independientemente de las oscilaciones que surjan en el circuito
principal (presión primaria). El reductor o regulador de presión es instalado
detrás del filtro de aire, con el fin de mantener un nivel constante de la
presión de trabajo. El nivel de la presión siempre debería regirse por las
exigencias que plantee la parte correspondiente del sistema.
6 baren
la sección de operación y
4 bar en la sección de mando
Estas
son las presiones que, en la práctica han demostrado ser la mejor solución para
satisfacer los criterios de generación de aire a presión y los del rendimiento
de los elementos neumáticos.
Si la presión de trabajo es más elevada, no se
aprovecharía debidamente la energía y, además, el desgaste sería mayor; si la
presión es menor, disminuiría eficiencia, especialmente en la sección operativa
del sistema.
La presión
de entrada (presión primaria) siempre tiene que ser mayor que la presión de
salida (presión secundaria) en la válvula reguladora de presión. La presión es
regulada mediante una membrana. La presión de salida actúa sobre uno de los
lados de la membrana, mientras que por el otro lado actúa un muelle. La fuerza
del muelle puede ajustarse mediante un tornillo.
Si la
presión aumenta en el circuito secundario, por ejemplo al producirse un cambio
de cargas en un cilindro, la membrana es presionada contra el muelle, con lo
que disminuye o se cierra el diámetro del escape en el asiento de la válvula.
El asiento de la válvula abre y el aire a presión puede salir a través de los orificios
de evacuación.
Si
disminuye la presión en el circuito secundario, el muelle se encarga de abrir
la válvula. En consecuencia, la regulación de la presión de aire en función dé
una presión de servicio ajustada con antelación significa que el asiento de la
válvula abre y cierra constantemente por efecto del volumen de aire que pasa a través
de ella. La presión de trabajo es indicada en un instrumento de medición.
2.7.3 REGULADOR DE PRESIÓN SIN TALADRO DE EVACUACIÓN
(Orificio de escape) DE AIRE
Funcionamiento
Si la
presión de trabajo (presión secundaria) es demasiado alta, aumenta la presión
en el asiento de la válvula, con lo que la membrana actúa en contra la fuerza
del muelle. Al mismo tiempo es reducido o cerrado el escape en el asiento de
la junta. De este modo queda reducido o bloqueado el caudal de aire. Para que
pase el aire a presión es necesario que la presión de trabajo en el circuito
secundario sea menor que la presión del circuito primario.
Es la válvula de control de presión que se abre cuando la presión a la entrada alcanza un valor determinado abriendo el paso a un circuito secundario.
Construcción
La válvula de secuencia servopilotada. Consta de dos unidades con los siguientes componentes importantes para su funcionamiento:
(1) Cuerpo: Unidad de pilotaje: (2) cono de pilotaje, (3) muelle de compresión y (4) tornillo de ajuste.
Unidad de pilotaje principal: (5) Embolo de válvula con orificio de estrangulación (a) y orificio interior (b) y (6) y muelle de compresión.
Funcionamiento
Estando la válvula cerrada, el líquido a presión fluye por P hasta la admisión. Por el taladro de estrangulación (a), pasa hasta el cono de pilotaje (2), que es mantenido sobre su asiento por la tensión previa del muelle (3). Esta tensión previa y la presión de apertura de la válvula son fijadas por el tornillo de ajuste (4).
El líquido actúa con la presión Pl sobre el lado de admisión del émbolo (5). A través del orificio de estrangulación (a) detrás del émbolo de válvula Y delante del cono de pilotaje se forma la presión P2 igual a la P1.
Si, al aumentar la presión, la fuerza actuante sobre el cono de pilotaje (2) sobrepasa el valor ajustado de la fuerza del muelle de compresión (3), el cono se abre. El líquido fluye por T hacia el depósito.
Al abrirse el cono (2), la presión P2 disminuye. La cantidad de líquido que fluye a través del orificio de estrangulación (a) ya no permite que las presiones se equilibren.
Se origina una diferencia de presión aplicada al émbolo de válvula.
Al aumentar más P1 aumenta también más la diferencia de presión.
Por esta diferencia mayor, el émbolo de válvula (5) se levanta de su asiento venciendo la fuerza del muelle de compresión (6). El líquido a presión puede fluir entonces hacia B y pasar a otro sistema.
Aplicación
Se utiliza para accionar otros sistemas hidráulicos al aumentar la presión hasta un determinado valor.
Fig. Aplicaciones de la válvula de secuencia
Símbolo según ISO 1219 Válvula de secuencia, servopilotada.
Fig. Especificaciones técnicas de una válvula de secuencia
El regulador de presión con orificio de escape sirve para regular (aminorar) la presión de entrada a un valor ajustable de la presión de salida. Al mismo tiempo pueden eliminarse los golpes de presión provenientes del consumidor; la presión puede ajustarse también a un valor más bajo, sin flujo.
Construcción
El regulador de presión consta de los siguientes componentes importantes para su funcionamiento: (1) Cuerpo, (2) émbolo ,(3) muelle de compresión, (4) tornillo de ajuste, (5) junta y (6) tapa del cuerpo .
Funcionamiento:
En la posición inicial, el muelle empuja el émbolo (2) contra el cuerpo (1). El líquido que entra con la presión P1 pasa hasta la salida B. La presión que se forma por el punto amortiguador de estrangulación (a) produce una fuerza F2 El émbolo es desplazado hacia el muelle hasta que reina equilibrio de fuerzas con Ff. Al mismo tiempo se estrecha el borde de regulación. La presión P2 disminuye. El mecanismo de regulación es el mismo que en el regulador de presión sin orificio de salida, con la diferencia de que se amortiguan los golpes de presión provenientes del consumidor o un aumento de la presión, y de que el líquido puede fluir al depósito por T. En ello, se cierra la tubería A. Este regulador de presión funciona, pues, también como una válvula limitadora de presión.
Aplicación
En las instalaciones hidráulicas se utilizan hoy casi sin excepción reguladores de presión, de 3 vías, puesto que con ellos se ahorra la válvula limitadora de presión.
Los reguladores de presión, de 2 vías, se emplean principalmente en botellas de gas y en instalaciones domésticas de agua.
a.
Símbolo según ISO 1219
Regulador de presión de 3 vías (regulador con orificio de salida).
Actividad: Ha de establecerse un sistema hidráulico según el esquema siguiente: Debe empujarse un rodillo enderezador contra la chapa, por medio de un cilindro hidráulico y una presión aminorada (válvula reductora de presión).
Actividad: Realice todas las acciones solicitadas en el ejercicio Drilling machine
Drilling machine
Training aims
To teach the student how to design a control circuit with reduced output pressure
To show how to explain the mode of operation of a 3-way pressure regulator
Problem definition
Drawing the hydraulic circuit diagram
Practical assembly of the circuit
Measuring the travel and back pressures
Setting a counter pressure
Assessment of the effect of using a pressure regulator
Exercise
A drilling machine is used for work on various hollow workpieces. The workpieces are hydraulically clamped in a vice. It must be possible to reduce the clamping pressure to suit the design of the workpiece. It must also be possible to vary the closing speed by means of a one-way flow control valve.
Actividad: Simula en el software Fluid sim H el circuito descrito en el video “ VÁLVULA REGULADORA DE PRESIÓN CIRCUITO HIDRÁULICO” en el enlace https://youtu.be/NsqGo79hVj4
Solution description
In the first task in the exercise, the travel pressures are measured; The inlet pressure can be set to 15 bar (as shown on p2.2) only after the piston has reached its forward end position or is opposed by a resistance. This is demonstrated by task 2 (piston in forward end position). This task also shows that the pressure regulator maintains a pressure of 15 bar even without through-flow. The valves (4) and (6) provide a bypass of the pressure regulator to allow a faster return stroke to be achieved. If the advance stroke is opposed by a resistance, as in task 3, a flow pressure of only 12 - 15 bar is achieved, despite the system
pressure of 50 bar. By closing the throttle valve (9), it is possible to increase the counter pressure until the pressure gauge p2.2 shows 15 bar; the piston will then stop, i.e. the pressure regulator will close. In task 5, it is demonstrated that increased counter pressure during the return stroke causes the valve to the tank to open, resulting in only the set pressure of 15 bar being attained. The piston can be pushed into the retracted end position. With the piston in this position, as in task 6, the 15 bar pressure is initially maintained. Due to internal leakage within the valve, the pressure then falls below 15 bar, causing the pressure regulator to switch from A - T to P - A. As no pump delivery is reaching the line to the pressure regulator via the 4/3-way valve, the pressure falls to 0 bar.
El regulador de presión sirve para reducir la presión de entrada al valor de una presión de salida ajustable.
Construcción
El regulador de presión consta de los siguientes componentes importantes para su funcionamiento: (1) Cuerpo, (2) embolo, (3) muelle de compresión, (4) tornillo de ajuste y (5) junta.
Funcionamiento
En la posición inicial, el émbolo es empujado por el muelle de compresión contra el fondo de la válvula. El líquido que entra con la presión P1 pasa hasta la salida con la presión que se forma aquí, pasa por el conducto a la parte inferior de la superficie A del émbolo.
Sobre el émbolo actúan las siguientes fuerzas:
Ff = Fuerza del muelle, constante o ajustable (N)
F2 = P2* A (N)
P2= Presión en el lado de salida (Pa)
A =Superficie del émbolo (m2)
La presión P1 no genera ninguna fuerza sobre el émbolo, porque actúa sobre dos superficies en sentido opuesto, con lo que F1 es igual a cero. Como no actúan otras fuerzas sobre el émbolo, el caudal de líquido en el intersticio anular (a) se ajusta de modo que la fuerza del muelle viene a resultar igual a la fuerza de la presión del líquido.
Ff = F2 Ff = P2 * A P2 = Ff / A
De la ecuación se desprende, que la presión P2 depende únicamente de la magnitud de la fuerza del muelle Ff. Si aumenta ésta, también aumentará la presión P2; si disminuye, también disminuirá dicha presión (de modo directamente proporcional). La fuerza del muelle Ff se ajusta mediante un tornillo y es prácticamente constante ya que la deformación del muelle es muy pequeña.
La regulación puede tener lugar únicamente cuando P1 es mayor que P2.
Aplicación
Se utiliza en máquinas herramientas, cilindros de fijación, con presión reducía en un circuito secundario.
Desventajas
Los reguladores de presión en ejecución de dos vías tienen las siguientes desventajas:
1.Si no hay flujo hacia el consumidor, no pueden ajustarse de una presión mayor a otra más baja.
2.Se necesita una válvula limitadora de presión, adicional para los golpes de presión hacia atrás provenientes del consumidor.
Símbolo según ISO 1219
Regulador de presión, de dos vías (llamado también válvula reductora de presión).
Es una válvula que mantiene en gran medida constante la presión de salida, aunque varíe la de entrada (ésta debe ser empero mayor).
La posibilidad de regulación del muelle está marcada con la flecha.
Actividad: Observar el video de FESTO Hydraulics
“Hidráulica - Válvulas Reguladoras VLP Y VRP” http://www.youtube.com/watch?NR=1&v=bH1DS_BElng&feature=fvwp
Actividad (Movimiento de una carga sin sacudidas): Ha moverse una carga sin sacudidas con un cilindro de doble efecto, en la carrera de avance del émbolo. Al efecto, ha de establecerse un sistema hidráulico según los esquemas 1 y 2 y determinar su efecto.
Material didáctico
(1) Grupo de accionamiento, (2) Válvula limitadora de presión (2) y (2a), (3) Válvula antirretorno, (4) 3 manómetros (5) Válvula distribuidora 4/2, (6) Válvula de estrangulación y antirretorno, (7) Cilindro de doble efecto, (8) Cable y lazo, (10) Herramientas, (11) Hoja de protocolo y (12) Examen de conocimientos.
Estructura del circuito hidráulico I
Al accionar la válvula distribuidora 4/2, el caudal de líquido enviado por el grupo de accionamiento pasa por la válvula reguladora de caudal al cilindro del trabajo y actúa sobre la superficie del embolo; al mismo tiempo, el líquido de retorno del lado del vástago sale sin presión. Según el peso de la carga, el émbolo remueve con sacudidas más o menos fuertes.
Este <<deslizamiento con sacudidas >>, llamado también <<Stick-Slip>>, se produce por el rozamiento variable producido por el deslizamiento y la adherencia. El embolo no solo es empujado por el líquido a presión, sino también <<extraído>> por el peso de la carga el << deslizamiento con sacudidas>> pude presentarse también sin que haya una carga que tire y cuando las velocidades de arranque son lentas y las resistencias de trabajo varían.
Dicho <<desplazamiento con sacudidas>> no es conveniente y se evita estructurando el circuito conforme al esquema II.
Estructura del circuito hidráulico I I
Después de accionar la válvula distribuidora 4/2, el caudal del líquido, como el circuito I, pasa al cilindro y actúa sobre el embolo con la presión pe2, que puede hasta alcanzar pe1 =pe máx. Ajustada a la válvula limitadora de presión (2).
La válvula limitadora de presión (2a), montada en la salida, se produce en la cámara del vástago del cilindro una contrapresión pe3. Esta contrapresión esta ajustada de modo que el embolo <<no esta sometido a esfuerzo hidráulico>>. Con ello se evita que el embolo se <<deslice con sacudidas>> y ya no es posible <<tirar>> del embolo.
El movimiento de avance tiene lugar entonces de forma uniforme.
La válvula limitadora de presión (2a) actúa como <<válvula retenida>>.
Aplicación
Se utiliza, por ejemplo, en maquinas herramientas, para que el carro de la herramienta avance uniformemente y sin sacudidas (se protege la herramienta y se obtiene una superficie de mejor calidad).
Actividad: Realice todas las acciones solicitadas en el ejercicio Bulkhead door
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Bulkhead door
A double-acting cylinder is used to open and close a bulkhead door. Closing must be carried out smoothly and at a constant adjustable speed. The speed is adjusted by means of a one-way flow control valve. A pressure relief valve must be fitted to provide counter-holding and prevent the heavy door from pulling the piston rod out of the cylinder during the closing operation.
Training aims
To familiarise the student with a circuit for the hydraulic clamping of bulkhead door
To demonstrate a comparison of circuits with and without counterholding
Problem definition
Drawing the hydraulic circuit diagram
Practical assembly of the circuit
Measuring the cylinder advance-stroke time with and without a load and with and without counter-holding
Comparison and assessment of results
Solution description
Assemble and check the circuit. Mount the cylinder (7) on the profile in such a way that it can advance downwards. First close the shut-off valve (4). Switch on the hydraulic power pack and then use the pressure relief valve (3) to set a system pressure of 50 bar. Open the shut-off valve and adjust the pressure relief valve (6) in such a way that the piston rod advances in approx. 5 s. The throttle valve setting should be retained while manipulating the circuit using the weight (8), with counter-holding provided by the pressure relief valve (3.1). For the return stroke, a non-return valve (9) is required as a bypass for the pressure relief valve. After the measurements have been completed, first remove the weight and then retract the cylinder. Now depressurise the circuit by closing the shut-off valve and then opening the pressure relief valve (3.1). Dismantle the circuit only when the pressure has fallen to zero, as shown by the pressure gauge (2.2).
Bulkhead door
Circuit diagram, hydraulic. with counter-holding
Actividad: Realice todas las acciones solicitadas en el ejercicio Bonding Press
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Bonding Press
Training aims
To teach the student how to specify the pressure for a double-acting cylinder
To show how to choose either a pressure relief valve or a pressure regulator
Problem definition
Drawing the hydraulic circuit diagram
Practical assembly of the circuit
Measurement and comparison of system pressure, travel pressure and final pressure
Assessment of the suitability of a pressure relief valve and pressure regulator
Exercise
A bonding press is used to stick pictures or lettering onto wood or plastic panels. The working pressure must be adjustable to suit the base material and adhesive used and must be capable of being maintained for a long time while the directional control valve is activated.
Develop and compare two circuits. The first should use a 3-way pressure regulator to adjust the press pressure, while the second should incorporate a pressure relief valve connected into the bypass line for this purpose. A 4/3-way valve should be used for activation in both cases.
Solution description
In the case of the circuit with the pressure regulator, the shut-off valve must be opened to retract the piston rod. Due to the pressure intensification effect, the system pressure of 50 bar is not sufficient to open the pressure regulator from A to T.
Conclusions
If a pressure relief valve is fitted in the bypass, the overall system pressure will fall to 30 bar during the advance stroke. If a pressure regulator is used, the system pressure of 50 bar is maintained, and only the cylinder is supplied with the reduced pressure of 30 bar. This allows further actuators to be supplied with full system pressure by the same hydraulic power pack. Check, however, that the pump delivery is sufficient for this. he pressure relief valve gives an advantage in this application,
since, in the case of long standstill periods with the directional control valve actuated, the pump need only develop the set pressure of 30 bar.
