DIAGRAMA DE FLUJO DE CIRCUITOS parte 2

 

Reporte de Campo: Cómo leer los diagramas de flujo de circuitos, parte 2, sistema hidráulico

En el artículo anterior de esta serie, se presentaron los elementos de los circuitos de fluidos (hidráulicos y neumáticos). En este artículo se describen tres ejemplos de diagramas de esquemas hidráulicos.

Los controles hidráulicos (aceite a presión) se usan cuando se deben mover componentes muy pesados con precisión y cuando la velocidad no es el objetivo principal. Los sistemas hidráulicos no se deben usar en sistemas que exigen mucha limpieza como en la elaboración de alimentos, debido a posibles fugas de válvulas, sellos o mangueras. El movimiento es mucho más lento que con el control neumático (gas, generalmente aire, a presión). Un sistema hidráulico usa un depósito para verter el aceite cuando cambia la dirección o el estado, al contrario que el sistema neumático que puede descargar el aire al recinto de aire de la máquina.

Debido a que el aceite hidráulico es incompresible, un sistema hidráulico puede mover cargas que requieren gran fuerza sin presentar retardo en el movimiento. En cuanto a la energía, la operación del sistema hidráulico es menos costosa que el sistema neumático. En relación con el medio ambiente, el sistema hidráulico puede presentar fugas; sin embargo, es más silencioso de operar que el neumático.

Caso 1: Activación del cilindro neumático

Este circuito hidráulico básico para activar un cilindro básico usa un conjunto de válvulas apiladas de tres capas En primer lugar, toma presión del sistema (normalmente ~2000 psi) y la pasa a través de una válvula reductora de presión (configurada a 560 psi). En la figura, esta es el rectángulo de línea discontinua inferior del conjunto de válvulas de tres capas.

Esquema de activación del cilindro neumático

Las válvulas reductoras de presión y las válvulas de alivio de presión se ven muy parecidas en los diagramas de circuitos. Para diferenciarlas es necesario ver de dónde viene la línea del piloto (discontinua). Si viene del lado de aguas arriba, el lado de alta presión de la válvula, es una válvula de alivio. Si recibe la señal del puerto de aguas abajo, es una válvula reductora de presión. Tenga presente que hay una línea discontinua que sale del resorte de la válvula reductora de presión. Una pequeña cantidad de aceite se descarga continuamente hacia el tanque a través de esta línea para evitar que la presión se acumule en el lado del resorte de la válvula.

A continuación, el aceite pasa a través de un bloque de control de flujo sándwich: este es el rectángulo de línea discontinua del medio de la válvula de tres capas. La velocidad del cilindro, tanto al extenderse como al contraerse, se configura ajustando estas válvulas de control de flujo. Para el control de la velocidad del cilindro hidráulico, los controles de flujo están orientados para medir la salida del cilindro frente a medir la entrada. La válvula de retención de control de flujo permite saber de qué lado se mide el flujo. Este tipo de medición ofrece una operación más suave y menos propensa a movimientos repentinos incontrolados bajo carga. El aceite que fluye hacia el cilindro no se controla y evita la válvula de control de flujo a través de la válvula de retención interna.

Desde ahí, el aceite pasa a través de una válvula direccional de 4 vías-2 posiciones, que es el rectángulo de línea discontinua superior del conjunto de válvulas de tres capas. Las válvulas direccionales de 4 vías tienen 4 puertos (P, T, a, b). Las válvulas direccionales de 2 posiciones solo tienen 2 posiciones posibles. Ambos lados de la válvula direccional se controlan con bobinas de solenoide, en las que el lado “b” tiene una función de retención. Una retención es una muesca de poca profundidad en el carrete del solenoide que evita que se mueva en caso de que la bobina “b” pierda potencia. Es crítico que solo una de las bobinas de solenoide se energice a la vez, especialmente para las bobinas de voltaje de CA. Si ambas se energizan, las bobinas se quemarán rápidamente y deberán reemplazarse. Las bobinas de CC son más resistentes a las fallas, pero finalmente fallarán si ambas se dejan encendidas. La ruta de flujo de la válvula direccional anterior se muestra para la bobina “b” que se está energizando; el aceite va al puerto “a”. Cuando se energiza la bobina “a” y se desenergiza la bobina “b”, el carrete cambia al otro lado y permite que el aceite fluya hacia el puerto “b” opuesto.

Caso 2: Giro de una barra aplicadora medidora mediante sistema hidráulico

A continuación, se muestra un circuito hidráulico que hace girar la barra aplicadora en un SymSizer. La presión hidráulica principal, P, se reduce a medida que pasa a través de la válvula proporcional PCM1 que puede ser controlada por DCS o PLC. Esta presión se usa para cargar la barra aplicadora inferior. Se utiliza otro suministro de aceite, PCV1, si hay una pérdida de potencia, de acuerdo con la tabla lógica. Tenga presente que está energizado todo el tiempo y que el aceite es dirigido a un puerto conectado. Solo cuando hay una pérdida de potencia al solenoide envía aceite a los cilindros de la barra. Estas dos fuentes de aceite están conectadas con una válvula de lanzadera, FVV1. El suministro de aceite con mayor presión cambia la válvula de lanzadera y se envía hacia los componentes hidráulicos aguas abajo.

Esquema de giro hidráulico de una barra aplicadora medidora

A continuación, en el circuito hay una válvula de contrapeso. Esta válvula no permite que el aceite escape del extremo de la barra de los cilindros giratorios de la barra si no hay presión en el tapón final de los cilindros (línea discontinua). También he visto válvulas de retención operadas por piloto en esta ubicación, las cuales, esencialmente, realizan la misma función, pero no son ajustables, como lo son la válvulas de contrapeso. En cualquiera de los casos, la válvula de contrapeso evita que la barra se cargue cuando no hay presión hidráulica en el tapón final del cilindro. Sin este tipo de válvula, el peso desequilibrado de la barra aplicadora, que es más pesado en el lado del rodillo de los cojinetes giratorios, cargará la barra al rodillo cuando se pierda presión de aceite. Esto crearía una situación insegura. Al cambiar las válvulas de contrapeso, deben ajustarse a la presión correcta en la fábrica siempre que sea posible con el equipo de calibración de mesa.

A continuación, en el circuito, están las válvulas de control de flujo. En hidráulica, las válvulas de control de flujo casi siempre están orientadas para “medir la salida” del cilindro. Esto ofrece movimientos mejores y más suaves de la carga. Tenga presente que esta regla no siempre funciona para circuitos neumáticos, ya que el aire es muy compresible, mientras que el aceite no lo es. Cuando se controlan cargas suspendidas con sistemas neumáticos, a menudo se requiere medir tanto la entrada como la salida en el mismo lado del cilindro. Finalmente, el aceite pasa a través de una válvula direccional de 4-2 que determina si la barra se carga o se descarga. Tenga presente que en este caso, el aceite que va y regresa de los cilindros se divide en el medio. No hay forma de ajustar independientemente la velocidad de cada extremo de la barra. En este caso, las líneas de suministro y de retorno tienen conexiones en T en el centro de la máquina para igualar lo más posible el flujo hacia ambos extremos.

Caso 3: Control del brazo secundario del carrete hidráulico

El siguiente gráfico muestra el esquema hidráulico de un circuito de control del brazo secundario del carrete pope. Los brazos secundarios son controlados por una válvula solenoide direccional 4/3, SV2. En el diagrama, montadas justo encima de la válvula solenoide, hay dos pequeñas válvulas de control de flujo que se pueden usar para frenar o acelerar el cambio de la válvula direccional 4/3 más grande que está montada justo encima de las válvulas de control de flujo. En realidad, la válvula direccional operada por piloto más grande está montada en el bloque y las válvulas de control de flujo y de solenoide están montadas en la parte superior de la válvula más grande.

Esquema del movimiento de brazo secundario del carrete hidráulico

Este tipo de sistema de control usa un dispositivo de bajo flujo para dirigir por piloto un dispositivo de alto flujo. Cuando se energiza el puerto “a”, el flujo de aceite pasa por el divisor de flujo número 15, que proporciona a ambos cilindros la misma cantidad de flujo de aceite que sincroniza la expulsión del carrete a la estación de freno.

Tenga presente que hay válvulas de alivio en el lado aguas abajo de los divisores de flujo. Estas evitan la acumulación de presión no controlable que puede ocurrir debido a que los divisores pueden en realidad actuar como intensificadores de presión en las condiciones correctas. Durante la expulsión, la contrapresión en el extremo de la barra de los cilindros se controla mediante la válvula de alivio de presión número 18. Esto ayuda a controlar la presión de empuje causada por el peso de los brazos y el carrete en expulsión.

La velocidad de los movimientos del brazo secundario es controlada con válvulas de control de flujo ajustables en los cilindros.
Cuando los brazos secundarios se cargan al carrete de bobinado, la válvula direccional principal cambia para suministrar aceite al extremo de la barra de los cilindros. Este aceite alimenta las válvulas reductoras de presión operadas por piloto número 7.

Las presiones de carga son detectadas por los transmisores de presión y son controladas por DCS o PLC de acuerdo con la carga de curva que esté configurada para controlar la estructura deseada del rodillo.

Las válvulas de alivio de presión número 38 están montadas en los extremos de la barra del cilindro y se usan en caso de impactos súbitos al sistema como durante el bobinado, giros o roturas problemáticas de la hoja. También actúan como válvulas regenerativas, permitiendo que la presión alta del extremo de la barra regrese al tapón final durante la expulsión. Esto reduce la cantidad de aceite requerido por la bomba y, por lo tanto, ayuda a mantener una bomba de tamaño más pequeño que lo que sería necesario si no hubiera regeneración.

Tenga presente que cuando SV2 está totalmente desenergizada, no hay flujo a ningún extremo de la válvula direccional más grande. Cuando esto sucede, el carrete de la válvula direccional más grande cambia a la posición central, lo que bloquea los 4 puertos y de esta manera retiene los brazos secundarios en una posición bloqueada y segura de fallas.

Finalmente, este circuito usa una línea de “drenaje” conectada a SV2. Una línea de drenaje no tiene contrapresión. El flujo hacia afuera de SV2 de la línea de drenaje evita que se acumule contrapresión que podría frenar el cambio de la válvula direccional principal. Las líneas de aceite hacia el “tanque” normalmente tienen una contrapresión de 15 a 30 psi, ya que pasan a través de filtros de aceite antes de entrar al tanque.

Para obtener más información acerca de cómo leer los diagramas de circuitos hidráulicos y neumáticos, lea el siguiente artículo de esta serie en el que se describe un ejemplo de circuitos neumáticos, o comuníquese con su representante de Valmet.