VÁLVULAS PROPORCIONALESY SERVOVÁLVULAS

VÁLVULAS PROPORCIONALES Y SERVOVÁLVULAS

CONTROL Y ACCIONAMIENTO

SERVOVÁLVULA (Lazo Cerrado)

• Realimentación de la señal de posición dela carga. Posicionamiento muy preciso

• Accionamiento mediante par motor

OBJETIVOS

Control aceleraciones -deceleracionesRegulación presiones / caudalesIncorporación en cadena de control

MAGNITUDES DE INTERÉS

Fuerza ºº PresiónVelocidad ºº CaudalPosición ºº Volumen

VÁLVULA PROPORCIONAL (Bucle Abierto)

• La posición de la corredera no guarda ningunarelación con la posición de la carga

• Accionamiento por electroimán proporcional

VÁLVULA PROPORCIONAL DIRECCIONAL PILOTADA

Válvula Piloto

Válvula Principal

MuelleTensor Corredera principal

Accionamientos

Cámarasde mando

Alimentación / descargade aceite piloto externas

ModelizaciónEJEMPLO Válvula de corredera

P0 P0Pi

m

k

b

F

y

P1

P2

VC

VC

x

V = K1 x - K2 ))pC

VÁLVULA PROPORCIONAL PILOTADA

Tiempo (ms)

Respuesta dinámica de la VP frentea un escalón en la corriente deexcitación (excitación 0 ÷ 100 %)

Se evitan oscilaciones alrededor delvalor de equilibrio haciendo uso demuelles de centrado con K elevada

VÁLVULA PILOTO REGULADORA DE PRESIÓN DE 3 VÍAS

Electroimánproporcional defuerza regulada

1.- Si se excitael electroimán

Sin excitación, los muelles centranla corredera, las líneas A y B estánconectados a tanque y la conexiónP está cerrada

2.- la fuerza resultante(proporcional) actúasobre el émbolo

3.- que a su vezdesplaza lacorredera a laderecha

4.- conectando P y B

VP: ACCIONAMIENTOS

F

Conector eléctrico

Bobina

Amplificador

RealimentaciónNúcleo

! Regulación fuerza modificando lacorriente de excitación

! La realimentación mantieneconstante la corriente YY fuerza

! Carrrera pequeña YY tamañoreducido

Fuerza Regulada

800 mA

600 mA

400 mA200 mA

1'5 mm

F

Carrera

VP: ACCIONAMIENTOS Carrera regulada

! Control de la posicióndel núcleo

! Pilotaje de válvulasdireccionales, decaudal y de presión

Captador inductivode posición

Conexión captadorConexión electroimán

Bobina

Realimentación

VÁLVULA PROPORCIONAL PILOTADA

1.- Si se excitael electroimán

2.- se desplaza la corredera permitiendoque fluya aceite a la válvula piloto

3.- internamente desde P o externamente desde X

4.- hasta estacámara de mando

5.- la presióndesplaza lacorredera

6.- en contra delresorte hastaequilibrarse

7.- posicionada la corredera,queda determinada unasección de paso y por tantoun caudal

SERVOVÁLVULAS. RETROPOSICIONAMIENTOS

HIDRÁULICO1.- Excitando elmotor de mando 2.- se desvía la

placa de choque

3.-produciendo una diferencia depresiones entre las cámaras de mando

4.- la corredera sedesplaza hasta que

5.- se igualan las fuerzasde presión de las cámaras

6.- la de los muellesy la del flujo

SERVOVÁLVULAS PAR MOTOR

A B

Presión (%)

Desviación placade choque

))P = PB - PA

PBPA

IMÁN

BOBINAS

PLACA DE CHOQUE

TORNILLOS DE GRADUACIÓN

ARMADURA PERMANENTE

Amplificador hidráulico

SERVOVÁLVULASRETROPOSICIONADO

CAPTADOR

INDUCTIVODE POSICIÓN

NÚCLEO

ELÉCTRICO

TAPA DE

VÁLVULAS

MECÁNICO

VAINA

CORREDERA

AJUSTE CEROHIDRÁULICO

RETROPOSICIONAMIENTO

RECUBRIMIENTOS

CARACTERÍSTICAS

# CAUDAL NOMINAL. Caudal que atraviesa la válvula, completamente abierta, parauna caída de presión entre las líneas P y T de 70 bar para SV y de 10 bar para VP.

# CURVA Q - I

Q = QNOM))pNOM

))pPara otros ))p el caudal es:

Ganancia Caudal. Pendiente media paracondiciones de carga, presión de alimentacióny fluido de trabajo especificadas

Histéresis. Diferencia máxima entrecorrientes de entrada de igual caudal

SV < 0.1 % VP .. 0.5 %

Linealidad. Desviación máxima entre lacurva sin carga y la recta de gananciade Q (en % de INOM)

INOM

I

QNOM

Q

-1

-1

REAL

TEÓRICARecta de

Ganancia de Q

0 20 40 60 80 100

0

20

40

60

80

100

# CURVA P-I

# CURVAS P-Q

Ganancia Presión. Relación presión de salida corriente de entrada

))pL = p1 - p2

p1 p2

pS pR

Q = Y K ))pV

Apertura

Cte de la válvula (Geometría, fluido...)

Caída de presión en la válvula

))pV = (pS - p1) + (p2 - pR) =

= pS - pR - ))pL

INOM

I

PS

))pL(%)

-100

100

(%)

PS

))pL(%)

QMÁX

Q

1

60

= 100 %INOM

I

60 %

20 %

CARACTERÍSTICAS DINÁMICAS

A (dB) =Q/QNOM

I/INOM

20 log MM

f (Hz)

101 100

-3

90º

ESTUDIO DE LA DEPENDENCIA CON LA FRECUENCIA DE LA SEÑAL DEENTRADA, DE LA RELACIÓN DE AMPLITUDES Y DIFERENCIAS DE FASEENTRE EL CAUDAL DE SALIDA Y LA CORRIENTE DE ENTRADA

FRECUENCIA NATURAL: definidapor la dinámica de la válvula

GANANCIA TOTAL

EL TIEMPO DE POSICIONAMIENTO NO ES SUFICIENTEDESCRIPCIÓN DEL COMPORTAMIENTO DINÁMICO

{

DIAGRAMA DE BODE (AMPLITUD Y FASE)

A.- FRECUENCIA A LA QUE LAS SEÑALES DE ENTRADA Y SALIDAESTÁN DEFASADAS 90º

B.- FRECUENCIA A LA QUE LA AMPLITUD DE SALIDA ES EL 70,8 %DE LA ENTRADA (-3 dB)

0 20 40 600.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00 = 1INOM

I

0.75

0.50

0.25

QNOM

Q

t (ms)0

A EFECTOS DE CONTROL DE UN ACTUADOR

0.00 0.01 0.02 0.03 0.04

-1.00

-0.50

0.00

0.50

1.00

EJEMPLO Señal de entrada f = 60 Hz

= sen (wt)INOM

I

INOM

I

QNOM

Q

t (s)

Señal de salida (f = 60 Hz)

= 0.631 sen (wt - 1.08)QNOM

Q

A (dB) MM

f (Hz)

101 100

-4

0

62º

QNOM

Q= 0.631

MM= TT t = 2 BB f t t = 2.87 ms

Q/QNOM

I/INOM

-4 dB = 20 log