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Perdidas de potencia de una válvula distribuidora
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Pérdidas de potencia de una válvula distribuidora PERDIDAS DE POTENCIA DE UNA VÁLVULA DISTRIBUIDORA Mapa de contenidos CFPE de Avilés – Instructor de Automatización Oleohidráulica: C. Muñiz Cueto – [email protected] 1/22 Distribuidores Red
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Pérdidas de potencia de una válvula distribuidora
PERDIDAS DE POTENCIA DE UNA VÁLVULA DISTRIBUIDORA
Mapa de contenidos
1. Perdidas de presión y perdidas de caudal
2. Dependencia de las perdidas de carga de una válvula distribuidora
3. Perdidas de carga de un distribuidor de TN 6
4. Perdidas de carga de un distribuidor de TN 10
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Distribuidores
Red Tecnológica:
Pérdidas de potencia de una válvula distribuidora 5. Las perdidas de carga de un distribuidor en cada una de las fases del sistema
6. La perdida de carga global de un distribuidor
7. Presión manométrica media o global de un sistema oleohidráulico
8. % P de un distribuidor
9. Factor compensador de densidad y viscosidad
10. Aplicación práctica explicativa “perdidas de carga en un distribuidor”
11. Fugas de caudal de una válvula distribuidora
12. Aplicación práctica explicativa de potencia perdida por “fugas en un distribuidor”
13. Aplicación práctica explicativa de “Perdida de posición por fugas”
Ejercicios para la evaluación de “Perdidas de potencia en una válvula distribuidora”
1. Perdidas de presión y perdidas de caudal
Las válvulas distribuidoras tienen perdidas de potencia que pueden deberse a:
Perdidas de carga o de presiónSon las diferencias de presión entre su entrada y su salida tanto en la impulsión como en el
retorno.
Perdidas de caudal o de fugas
Son las fugas de
caudal que a través
de sus coberturas se
escapan a tanque
escapan a tanque
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Pérdidas de potencia de una válvula distribuidora
2. Dependencia de las perdidas de carga de una válvula distribuidora
Las perdidas de carga de una válvula distribuidora dependen de:
Del tamaño nominal TN de la válvula distribuidora
Del caudal o flujo en circulación Q
Del tipo de fluido:o Su densidad
o Su viscosidad
Del tipo de embolo o corredera de la válvula.
Del tipo de tránsito del que se trate:
o PA
o BT
o PB
o AT
o PT
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3. Perdidas de carga de un distribuidor de TN 6
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Nº de
émboloPA BT PB AT PT
000 1 1 1 3 2
001 2 3 2 3 -
002 7 7 7 7 6
004 2 1 2 3 -
005 4 1 4 1 -
Pérdidas de potencia de una válvula distribuidora
4. Perdidas de carga de un distribuidor de TN 10
Nº de
émbolo PA BT PB AT PT
000 2 3 2 3 6
001 3 3 3 3 -
002 3 4 2 1 8
004 3 7 3 1 -
005 2 4 2 3 -
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Pérdidas de potencia de una válvula distribuidora
5. Las perdidas de carga de un distribuidor en cada una de las fases del sistema
Las perdidas de carga de un distribuidor en cada una de las fases del sistema son:
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Pérdidas de potencia de una válvula distribuidora
Fase de reposo
Fase de salida
Fase de entrada
En donde el factor que multiplica el resultado previo, es el compensador de densidad y
viscosidad que se explicará más adelante.
6. La perdida de carga global de un distribuidor
La perdida de carga global de un distribuidor o potencia perdida será por tanto la suma de las
energías perdidas partida por el tiempo
Pero parcialmente, para la determinación de dichas energías, tendremos en cuenta que la energía es
igual a la potencia por el tiempo de su uso.
Las energías perdidas en cada una de las fases serían entonces:
Fase de reposo
Fase de salida
Fase de entrada
Por lo que la potencia global perdida por un distribuidor será:
La suma de las energías perdidas partido por el tiempo del ciclo
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De donde se deduce que la perdida de carga global de un distribuidor Pg es:
7. Presión manométrica media o global de un sistema oleohidráulico
De igual modo a lo anterior, la potencia global de un sistema oleohidráulico estará en función de las
presiones manométricas Pm de las fases del sistema.
De donde podemos deducir la presión manométrica media o global.
8. % P de un distribuidor
El % P de un distribuidor es, en realidad, el porcentaje de la potencia perdida por causa de las
perdidas de carga en relación a la potencia global del sistema.
En resumen:
El % P para un distribuidor deberá ser:
% P < = 2 Excelente 2 < % P < = 3,5 Bien
3,5 < % P < = 5 Aceptable 5 < % P No aconsejable
9. Factor compensador de densidad y viscosidad
Todos los resultados de las perdidas de carga que nos den las gráficas deberán ser compensados
por el factor compensador , que los traslada a las condiciones de nuestro fluido
En nuestro caso las gráficas están realizadas mediante los datos obtenidos con un aceite de prueba
de las características:
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Por lo que para, nuestros ejercicios basados en nuestros grafos, podremos utilizar la expresión:
10. Aplicación práctica explicativa “Perdida de carga de un distribuidor”
Determinar la perdida de carga global del circuito siguiente y el %P que se estaría asumiendo para
un distribuidor de TN10.
Si sabemos:(Además de los datos de las gráficas)
Datos de la instalación:
o El caudal de utilización es de 30
litros / minuto
o La relación del cilindro es de 2
o El tiempo del reposo es de 7,5
segundos
o El tiempo de la salida es de 5
segundos
o La presión manométrica en el
reposo es de: 6 bars
o La presión manométrica en la
salida es de: 120 bars.
o La presión manométrica en la
entrada es de: 30 bars
Datos del fluido:
o La densidad = 0,83 Kgr/dm3
o La viscosidad = 25 mm2 /s
Determinación del factor compensador de densidad y viscosidad
Puesto que el factor compensador q viene dado por la expresión
Y en nuestro caso:
Tendremos por tanto que el factor compensador q tendrá el valor de:
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Pérdidas de potencia de una válvula distribuidora
Determinación de la perdida de carga en la “Fase de reposo”La perdida de carga total en la fase de reposo coincide con
la perdida de carga del émbolo pertinente en el tránsito PT
Para el caso que nos ocupa con un distribuidor de émbolo
002, el grafo que le corresponde para un TN 10 es el 8. El
cual para un caudal de 30 l/m nos da un valor de PPT = 1,8
bars según comprobamos en la gráfica.
Por tanto:
Determinación de la perdida de carga en la “Fase de salida”La perdida de carga total en la fase de salida viene dada por la expresión:
Para el caso que nos ocupa con un distribuidor de émbolo 002,
el grafo que le corresponde para un TN 10 es el 3 para PPA y el
4 para PBT. Lo cual para un caudal de 30 l/m nos da un valor de
PPA = 1,2 bars. y para el caudal de 15 l/m de PBT = 0,4 bars.
Según comprobamos en la gráfica.
Por tanto:
Determinación de la perdida de carga en la “Fase de entrada”La perdida de carga total en la fase de entrada viene dada por la expresión:
Para el caso que nos ocupa con un distribuidor de émbolo 002,
el grafo que le corresponde para un TN 10 es el 2 para DPPB y el
1 para DPAT. Lo cual para un caudal de 30 l/m nos da un valor de
DPPB = 0,8 bars. y para el caudal de 60 l/m de DPAT = 1,8 bars.
Según comprobamos en la gráfica.
Por tanto:
La perdida de carga global del distribuidor y su porcentaje serán por tanto:Teniendo en cuenta los tiempos
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Pérdidas de potencia de una válvula distribuidora o tr = 7,5 segundos
o ts = 5 segundos
o te = 1/f ts = 2,5 segundos
Teniendo en cuenta los tiempos las presiones manométricas
o Pmr = 6 bars.
o Pms = 120 bars.
o Pme = 30 bars.
Y hallando las oportunas medias ponderadas:
Por tanto:
Resulta aceptable
11. Fugas de caudal de una válvula distribuidora
Perdidas de potencia volumétrica o de caudal en un distribuidor
Cierres realizados por la cobertura y la holgura émbolo carcasaA pesar de la cobertura positiva, y debido a las holguras, se establecen fugas de caudal en
una válvula distribuidora.
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Qf – l/mP – barsd, h, x – mm – mm2/ s
Pérdidas de potencia de una válvula distribuidora
Gráficas de holguras y fugas
Las holguras propias de los émbolos de un distribuidor van de 5 a 25 mm
Los diámetros de los émbolos se pueden considerar como de 5/3 de su TN
12. Aplicación práctica explicativa de potencia perdida por “fugas en un distribuidor”
Determinar la perdida de potencia debida a las fugas de caudal en el distribuidor del circuito:
Si sabemos:Datos de la instalación:
o El caudal de utilización es de 30 litros / minuto
o La relación del cilindro es de 2
o El tiempo del reposo es de 2,5 segundos y se descarga por la válvula de seguridad
que está tarada a 135 bars
o El tiempo de la salida es de 5 segundos
o La presión manométrica en la salida es de: 120 bars.
o La presión manométrica en la entrada es de: 60 bars.
o La cobertura positiva es de 1 mm y la holgura es de 10 mm para un diámetro de
émbolo de 10 mm
Datos del fluido:
o La densidad = 0,8 Kgr/dm3
o La viscosidad = 35 mm2 /s
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Pérdidas de potencia de una válvula distribuidora
La potencia perdida volumétricamente por un distribuidor (se comprobará irrelevante)Determinación de las fugas de caudal y la energía oleohidráulica perdida en cada una de las
fases del sistema.
o Fase de reposo
o Fase de salida
o Fase de entrada
Lo que convierte en irrelevante la potencia perdida en un distribuidor a causa de las fugas
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Pérdidas de potencia de una válvula distribuidora
13. Aplicación práctica explicativa de “Perdida de posición por fugas”
Si en el cilindro de la figura quedara suspendida una carga durante horas. ¿Cuál sería la perdida de
posición de la carga por las fugas de caudal del distribuidor?, ¿en cuantos mm. se podría estimar el
descenso de la carga si tuviese que estar 4 horas suspendida?
Si tenemos la información de los temas anteriores y sabemos que:Datos de la instalación:
o Sección llena del cilindro 50 cm2.
o Caudal de utilización 15 l/m.
o Carga suspendida 50.000 N.
o Distribuidor TN 6
o Diámetro del émbolo 10 mm
o Holgura 10 m.
o Cobertura 0,5 mm
Características del fluido:
o Densidad 0,8 Kgr/dm3.
o Viscosidad 35 mm2/s.
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Pérdidas de potencia de una válvula distribuidora
En primer lugar
determinaremos la presión de la carga:
De esta forma ya podremos valorar las fugas que se producen en el distribuidor:
Por lo que el volumen de aceite fugado en 4 horas deberá ser:
Lo que nos da un desplazamiento de la carga de:
Lo que no es nada despreciable
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Pérdidas de potencia de una válvula distribuidora
Ejercicios para la evaluación(Perdidas de potencia de una válvula distribuidora)
1. Supuesto práctico para la evaluación “Determinación de una Pg”
Determinar la perdida de carga global del circuito siguiente y el porcentaje de la misma que se
estaría asumiendo para un distribuidor de TN6.
Si tenemos la información de los temas anteriores y sabemos que:Datos de la instalación:
o El caudal de utilización es de 15 l/m
o La relación del cilindro es de 2
o El tiempo del reposo es de 5 segundos
o El tiempo de la salida es de 5 segundos
o La presión manométrica en el reposo es de: 6 bars.
o La presión manométrica en la salida es 120 bars.
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Red Tecnológica:
Pérdidas de potencia de una válvula distribuidora o La presión manométrica en la entrada es de 60 bars.
Datos del fluido:
o La densidad = 0,86 Kgr/dm3
o La viscosidad = 46 mm2 /s
2. Supuesto práctico para la evaluación “Perdida de posición por fugas”
Si en el cilindro de la figura
quedara suspendida una
carga durante horas. ¿Cuál sería
la perdida de posición de la carga por las fugas de caudal del distribuidor?, ¿en cuantos mm. se podría
estimar el descenso de la carga si tuviese que estar 1 horas suspendida?
Si tenemos la información de los temas anteriores y sabemos que:Datos de la instalación:
o Sección llena del cilindro 100 cm2.
o Caudal de utilización 60 l/m.
o Carga suspendida 50.000 N.
o Distribuidor TN 10
o Diámetro del émbolo 16 mm
o Holgura 12 m.
o Cobertura 0,5 mm
Características del fluido:
o Densidad 0,87 Kgr/dm3.
o Viscosidad 32 mm2/s.
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Pérdidas de potencia de una válvula distribuidora
3. Supuesto práctico para la evaluación global de “Perdidas de potencia de una
válvula distribuidora”
En el circuito de la figura determinar el %Pg del distribuidor y cuál sería la perdida de posición de la
carga por las fugas de caudal del mismo (expresada en mm.) si la carga tuviese que estar 1 hora
suspendida
Si tenemos la información de los temas anteriores y sabemos que:Datos de la instalación:
o Sección llena del cilindro 50 cm2.
o Sección anular 25 cm2.
o Caudal de utilización 15 l/m.
o Carga en la salida 50.000 N.
o Distribuidor TN 6
o Diametro del émbolo 10 mm
o Holgura 5 mm.
o Cobertura 0,5 mm
o Pms = 110 bars.
o Pme = 40 bars.
o Pmr = 6 bars.
o Carrera del cilindro 80 cm.
o Tiempo del reposo 8 s.
Características del fluido:
o Densidad 0,8 Kgr/dm3.
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Pérdidas de potencia de una válvula distribuidora o Viscosidad 35 mm2/s.
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