Introducción

servohidraulica

Cuando apareció por primera vez en la industria los sistemas de control hidráulico de bucle cerrado sus aplicaciones fueron generalmente aquellas en las que se prefiere un muy alto rendimiento. Mientras que los sistemas servohidraúlicos están siendo usados en aplicaciones específicas como la industria de las maquina-herramienta están comenzando ha ganar alta aceptación en diversas industrias como: manejo de herramienta,plásticos,industria de acero,minería y pruebas de automóviles.

La tecnología de servomecanismo de bucle cerrado se está convirtiendo rápidamente en la norma de automatización de maquinaria, en donde los los operadores demandan mayor precisión,operación más rápida y ajuste más simple. Se espera en un futuro cercano que el precio de realizar un nivel de automatización se obtenga en límites razonables.

HIDRÁULICA PROPORCIONAL

La utilización de la hidráulica es obligada en sistemas que requieren altas fuerzas o torques y al mismo tiempo precisión. Trabaja perfectamente con sistemas de automatización eléctrica y electrónica, integrándose notablemente al control por autómatas y PC. El estudio se concentra en el control de los parámetros de presión (Fuerza o torque) y caudal (Velocidad y las RPM) de actuadores.El control proporcional se ha desarrollado notablemente con el desarrollo de la electrónica y tiene grandes aplicaciones en el control de la presión y el caudal reemplazando sistemas convencionales de control discreto. Además tiene grandes ventajas: eliminación de efectos inerciales y picos de presión, rapidez, precisión y una reducción considerable de componentes hidráulicos.Este curso reúne los conceptos necesarios así como el análisis de la regulación en todas las etapas en lazo abierto y cerrado y se realizan prácticas con válvulas y tarjetas electrónicas de control proporcional.

El curso es fundamental para los profesionales que desean hacer mantenimiento, regulación o reingeniería en sus equipos.

¿Qué es un servo?

En su forma más simple un servo o servomecanismo es un sistema de control que mide su propia salida y fuerza la salida de forma precisa y rápida según una señal de referencia.

De esta forma, el efecto de anomalías en dispositivos de control y en la carga puede ser minimizado como también la influencia de perturbadores externos. Un servomecanismo puede ser diseñado para controlar casi cualquier cantidad física, por ejemplo: fuerza, presión, temperatura,voltaje eléctrico o corriente.

Características de la tecnología

El potencial que conlleva se peden apreciar en las capacidades de los servos electro-neumáticos y electro-mecánicos. El alto rendimiento que provee está caracterizado por la respuesta en una gran ancho de banda. Otro tipos de criterios a tomar en cuenta en resumen son los siguientes:-Rendimiento del cliente-Costo-Tamaño y peso-Ciclo de trabajo-Entorno:vibración,temperatura y choques

El rendimiento a disposición con servos electro-hidraúlicos se encuentran presentes en cada aplicación industrial y aeroespacial.Estos mismos se pueden observar en la siguiente figura, la efectividad que posee los servos electro-hidraúlicos en contraparte con los electro-neumáticos y mecánicos. Esto indica también que en las aplicaciones de un rango o exigencias menores los servos electro-neumáticos pueden llevar a cabo las demandas de forma satisfactoria.

Dependerá ya del criterio del encargado evaluar las características necesarias en la cual uno de los sistemas brinde el trabajo a realizar siendo el costo un rasgo generalmente dominante.

En la práctica los actuadores electro-mecánico o electro-neumático tienden a un costo menor a los electro-hidráulico cuando hay un bajo rendimiento. Este hecho se disipa cuando las aplicaciones ya requieren una fuerza y respuesta dinámica alta.

Capacidades de servos electro-hidráulicos

Cuando lo que se requiere un control rápido y preciso de cargas considerable la mejor opción para estos casos son servos electro-hidráulicos, sus principales ventajas son:

- Control fácil y preciso de la posición de la mesa de trabajo y su velocidad- Buenas características de rigidez- Cero retroceso- Respuesta rápida en el cambio de velocidad o dirección- Baja tasa de desgaste

Configuración de un servo electro-hidráulico

Los elementos básicos de un servo electro-hidráulico se muestran arriba. La salida del servo se mide con un dispositivo transductor para convertirla en una señal eléctrica. Esta señal de realimentación se compara con la señal de comando(referencia). La señal de error resultante se amplifica entonces por el regulador y el amplificador de potencia eléctrica y luego se usa como una señal de control de entrada a la válvula servo. La válvula del servo controla el flujo de fluido al actuador en proporción a la corriente de accionamiento del amplificador. El actuador entonces obliga a la carga a moverse. Por lo tanto, un cambio en la señal de comando genera una señal de error, lo que provoca la carga a mover en un intento para poner a cero la señal de error. Si la ganancia del amplificador es alta, la salida variará rápidamente y con precisión después de la señal de comando.

Perturbaciones externas (fuerzas o torque) pueden causar que la carga se mueva sin ningún cambio en la señal de comando. Con el fin de compensar la entrada de perturbación se necesita una actuador de salida en la dirección opuesta. Para proporcionar esta salida opositoria se requiere una señal de error finito. La magnitud de la señal de error requerida se reduce al mínimo si la ganancia del amplificador es alta. Idealmente, la ganancia del amplificador se ajusta lo suficientemente alta para que la exactitud del servo se vuelve dependiente sólo de la precisión de la propia transductor. Sin embargo, dado que la ganancia del lazo(bucle) de control es proporcional al del amplificador, esta ganancia es limitada por consideraciones de estabilidad. En algunas aplicaciones la estabilidad es tan crítica comparándola con el rendimiento deseado.

Los 3 tipos de servos electro-hidráulicos son:

-Servo de posición(lineal o angular)-Servo de velocidad o rapidez(lineal o angular)

-Servo de fuerza o torque

Servo de posición

Probablemente el sistema de control de bucle cerrado más básico. En esta la posición del actuador o la carga es medido por un traductor de posición, el cual genera una señal eléctrica (uf) como salida. El amplificador del servo compara la señal comando (uc) con la señal de realimentación(uf). Luego la señal error resultante se le aplica una ganancia con el factor Ksa. La señal de salida (i) del amplificador controlará la válvula del servo.

Servo de velocidad y fuerza

Otro tipo común de sistemas de bucle cerrado son los de velocidad y de fuerza. La configuración estos sistemas son idénticos a los del servo de posición, claro está el cambio en el transductor que medirá velocidad o fuerza y que el controlador tiene unas pequeñas diferencias.Las válvulas que se usan en los 3 sistemas es el mismo.Cabe destacar que los servos de velocidad son usados más comúnmente para controlar la velocidad del eje de un motor hidráulico en vez de por ejemplo su velocidad lineal.

En el servo de velocidad el amplificador usado es uno de tipo de integración. Comparado al servo de posición el de velocidad no tiene una integración entre el desplazamiento de la válvula y la velocidad de salida.Por ende, la integración en el servo de velocidad is generalmente realizada electrónicamente en el amplificador.La integración es deseable para minimizar los errores estáticos y mantener la estabilidad.

En un servo de fuerza el transductor mide la fuerza de salida y esta señal es transmitida al amplificador. Una manera más simple de implementar un servo de fuerza es usar una presión de carga en el actuador como señal de realimentación. Esto es bastante cercano a un verdadero servo de fuerza excepto por la fricción que existe en el actuador.

HIDRAULICA PROPORCIONAL

Es una aplicación de la hidráulica donde se puede controlar por medios electrónicos la presión, caudal y el sentido del flujo. Este control se hace usando válvulas hidráulicas proporcionales, como interface entre el sistema hidráulico y el control.VENTAJAS DE LA HIDRAULICA PROPORCIONALLas ventajas de las válvulas proporcionales en comparación con las válvulas conmutadoras son las siguientes:* Caudal y presión ajustables infinitamente y por medio de una señal eléctrica.* Ajuste automático de caudal y presión durante el funcionamiento del sistema.* Automatizable, ajuste preciso e infinito de fuerza, par de giro, velocidad, aceleración y posición.* Consumo de energía reducido gracias al control de presión y el caudal orientados a la demanda.* Una válvula proporcional puede reemplazar a varias válvulas conmutadoras.PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE LA HIDRAULICA PROPORCIONALEl sistema que integra la hidráulica proporcional, esta compuesto por componentes hidráulicos accionados por medios de control proporcional.El control proporcional consiste en un control multiplicativo, que de acuerdo al valor fijado (set point) abre o cierra proporcionalmente el componente hidráulico, provocando que el actuador tenga posiciones intermedias y arranques suaves.

ELEMENTOS QUE COMPONEN LA HIDRAULICA PROPORCIONAL

* Válvula solenoide proporcional.* Válvulas para presión y caudal.* Válvulas limitadores de presión proporcionales.* Válvulas reguladores de presión proporcionales.* Válvulas restrictorasde caudal proporcionales.* Válvulas distribuidoras proporcionales.* Válvulas reguladores de caudal proporcionales.

SOLENOIDE PROPORCIONAL

* Produce una salida proporcional a la señal de entrada.* Puede ajustarse a distancia por medios electrónicos.* Las electroválvulas son accionadas por un solenoide proporcional.* Salida de la válvula proporcional.* Presión variable* Caudal variable* Dirección y caudal variables

FUNCIONAMIENTO DE UNA VALVULA SOLENOIDE PORPORCIONALEn una válvula proporcional, el solenoide actúa contra un muelle, el cual crea la fuerza de reposición. La característica del muelle ha sido introducida en los dos campos características del solenoide proporcional. Cuanto mas lejos se desplaza la armadura hacia la derecha, mayor es la fuerza del muelle.

CLASIFICACION DE LAS VALVULAS PROPORCIONALES* Válvula limitadora de presión proporcional: Las válvulas limitadores de presión proporcionales controlan la presión en los circuitos hidráulicos y pueden controlarse

proporcionalmente de manera eléctrica. Así se puede proteger una instalación contra la presión máxima variable permitida.

* Válvula reguladora de presión proporcional: Controlan la presión de un circuito hidráulico mediante la regulación de una señal eléctrica de entrada variable que se convierte de una señal de presión del fluido, variable también y proporcional a la señal de entrada. Pueden ser de una o dos etapas.

* Válvulas restrictoras de caudal proporcionales: En el caso de una valvula de control de caudal proporcional en un sistema hidráulico, la sección transversal de estrangulamiento seajusta eléctricamente para cambiar el caudal de paso

* Válvulas distribuidoras proporcionales: Son válvulas que de acuerdo a la polaridad eléctrica ellas se conmutan hacia la derecha o hacia la izquierda, comunicando diferentes conductos.Si entra una tensión negativa, la corriente fluye atraves del solenoide de la derecha.Con una tensión positiva, la corriente fluye atraves del solenoide de la izquierda . la corredera se desplaza hacia la derecha. Son auto centradas por tensión cero y por fallo en la alimentación.

* Válvulas reguladoras de caudal proporcionales: Sirven para regulación en continuo e independiente de la presión, la velocidad de trabajo de los circuitos hidráulicos.Estas válvulas gracias a la cantidad de corriente que exita sus solenoides proceden una respuesta mecánica que permite la variación de la cantidad de paso del fluido y por lo tanto ocasionan cambios en la velocidad del actuador hidráulico.

* Válvulas proporcionales direccionales: Pueden controlar tanto la dirección como el caudal en respuesta a una señal electrónica. La corredera se desplaza por el interior del cuerpo de forma proporcional a la fuerza de empuje de los electroimanes, fuerza que a su vez dependen de la intensidad que atraviesan las mencionadas bobinas.

APLICACIONES* Máquinas para caucho y plástico “válvulas proporcionales VPPM para regular la contrapresión”.* Industria automovilística “válvulas proporcionales VPPM para regular la fuerza axial en unidades de atornillamiento automático”.* Tecnología de llenado y envasado “válvulas proporcionales VPPM regulan el vacío, la presión y la fuerza del cilindro”.

Introducción a la HidráulicaInforme de lab.

la hidráulica es una rama de la fisica y la ingeniería que se encarga del estudio de las propiedades mecánicas de los fluidos. todo esto depende de las fuerzas que se interponen con la masa (fuerza) y empuje de la mismala palabra hidráulica viene del griego ὑδϱαυλικός (hydraulikós) que, a su vez, viene de tubo de agua", palabra compuesta por ὕδωϱ (agua) y αὐλός (tubo). aplicación de la mecánica de fluidos en ingeniería, usan dispositivos que funcionan con líquidos, por lo general agua y aceite.

Producción de energía

el funcionamiento básico consiste en aprovechar la energía cinética del agua almacenada, de modo que accione las turbinas hidráulicas.

para aprovechar mejor el agua llevada por los ríos, se construyen presas para regular el caudal en función de la época del año. la presa sirve también para aumentar el salto y así mejorar su aprovechamiento.

Ventajas sobre otras fuentes de energíaDisponibilidad: El ciclo del agua lo convierte en un recurso inagotable.Energía limpia: No emite gases "invernadero", ni provoca lluvia ácida, ni produce emisiones tóxicas.Energía barata: Sus costes de explotación son bajos, y su mejora tecnológica hace que se aproveche de manera eficiente los recursos hidráulicos disponibles.Trabaja a temperatura ambiente: No son necesarios sistemas de refrigeración o calderas, que consumen energía y, en muchos casos, contaminan.El almacenamiento de agua permite el suministro para regadíos o la realización de actividades de recreo.La regulación del caudal controla el riesgo de inundaciones.InconvenientesSu construcción y puesta en marcha requiere inversiones importantes. Además, los emplazamientos en donde se pueden construir centrales hidroeléctricas en buenas condiciones económicas son limitados.Las presas se convierten en obstáculos insalvables para especies como los salmones, que tienen que remontar los ríos para desovar. Por su parte, los embalses afectan a los cauces, provocan erosión, e inciden en general sobre el ecosistema del lugar.Empobrecimiento del agua: El agua embalsada no tiene las condiciones de salinidad, gases disueltos, temperatura, nutrientes, y demás propiedades del agua que fluye por el río. Los sedimentos se acumulan en el embalse, por lo que el resto del río hasta la desembocadura acaba empobreciéndose de nutrientes. Asimismo, puede dejar sin caudal mínimo el tramo final de los ríos, especialmente en épocas secas.