TransmisionesHidrostaticas
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Transmisiones Hidrostticas
Transmisiones mecnicas
Para entender cmo funcionan las transmisiones hidrostticas es conveniente ver antes cmo
funcionan las transmisiones mecnicas. La figura 1 muestra los componentes de un auto con
traccin trasera. Asumimos que usa una transmisin con 4 marchas. Funcionalmente, una
transmisin mecnica puede verse como una caja negra con engranajes adentro, una entrada y una
salida. El acoplamiento entre dos engranajes da una relacin determinada de velocidad en el eje de
salida con respecto a la velocidad en el eje de entrada. El motor puede entregar par hasta cierto
mximo. Si la carga da un par por encima de ese lmite, el motor se ahoga. La relacin de
engranajes se selecciona para ajustar el par demandado por la carga con el par disponible en el
motor. En el primer engranaje, se logra el mximo de torque pero la velocidad es muy baja. En el
cuarto engranaje el par es muy bajo pero la velocidad es muy alta. La potencia es el producto de lafuerza y la velocidad. Una transmisin no cambia la potencia, slo la relacin entre fuerza y
velocidad.
Figura 1. Elementos bsicos de un auto de traccin trasera.
El embrague desconecta el eje de salida del motor para que los engranajes en la transmisin puedan
ser desplazados a otra relacin. Con un embrague manual, el operador acciona manualmente el
embrague y tambin cambia manualmente la transmisin a una nueva relacin.
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Una transmisin automtica tiene una serie de relaciones de cambio fijas. Dependiendo del diseo
de la transmisin, estas relaciones de cambio tienen un nico embrague o una serie de embragues.
Cuando un embrague determinado (o relacin de embragues) es activado, el cambio
correspondiente se conecta. Los embragues son activados en la secuencia apropiada para moverse
subiendo los cambios progresivamente. Cuando un embrague se activa, el anterior se desactiva. La
potencia puede ser transmitida por un par de engranajes o por varios a la vez, en cualquier
momento.
Figura 2. Relacin de desempeo para una caja de transmisin con 4 cambios.
Segn aumenta la velocidad del motor, el torque que se puede entregar tambin aumente. La curva
tpica se muestra en la figura 3. Cambiar del primer al segundo engrane produce una curva de
potencia como la mostrada en la figura 4. En este ejemplo, el cambio se hace cuando el vehculo
alcanza 2,1 mph. En este cambio, la salida de potencia es 72 HP. La lnea de potencia potencial
marca un nivel de 89 HP. El rea sombreada se denomina agujero de potencia. Si la caja decambios tiene suficientes engranajes, los agujeros de potencia se minimizan y la lnea de potencia
real se aproxima bastante a la potencial.
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Figura 3. Curva tpica de par-velocidad para un motor diesel.
Figura 4. Salida de potencia cuando un vehculo cambia de primera a segunda marcha.
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Figura 5. Engranajes adicionales reducen los agujeros de potencia mejorando el desempeo del
vehculo.
El precio de una transmisin automtica crece al aumentar el nmero de engranajes y embragues.
Es deseable usar tan pocas marchas como sea posible para obtener una curva de potencia aceptable.
Un convertidor de torque se instala entre el motor y la caja de cambios para reducir el nmero de
marchas necesarias. Los convertidores de torque tienen la capacidad de transmitir cientos de HP.
Convertidores de torque
Un convertidor de torque es un componente de una transmisin hidrodinmica que tiene tres o ms
rotores que absorben la potencia del motor primario y ajustan automticamente la velocidad de
salida para acoplarse a la demanda de la carga. El eje de entrada est conectado a un rotor axial que
le imparte momento al fluido que llena el convertidor. Este fluido impacta en la turbina, hacindola
girar. La turbina mueve el eje de salida, alimentando la transmisin. Es como mover un molino de
viento usando un ventilador.
Hay una tendencia a pensar en el convertidor de torque como una combinacin de una bomba y un
motor hidrulicos. En nuestro contexto, se considera a las mquinas hidrulicas como dispositivos
de alta presin y bajo caudal; pero el convertidor de torque trabaja con baja presin y elevado
caudal. Ambos dispositivos pueden hacer el mismo trabajo (recurdese que Potencia = Caudal x
Presin) pero lo hacen de formas distintas.
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Figura 6A. Esquema de un convertidor de torque.
Figura 6B. Convertidor de torque y su ubicacin en el tren de potencia.
Si el convertidor de torque tiene slo dos partes (rotor y turbina) se denomina acoplamiento fluido.
El par de salida equivale al par de entrada menos las prdidas. Cuando el requerimiento de la carga
excede el lmite del acoplamiento fluido, el eje de salida se para y no se entrega energa. El motor
contina entregando potencia al acoplamiento. El deslizamiento entre el rotor y la turbina genera
calentamiento del fluido e incluso con un buen enfriamiento esta situacin no puede prolongarse sin
generar daos.
Un convertidor de torque se disea con un componente ms que el acoplamiento fluido: el estator.Este componente permite la amplificacin del par.
Tt = Tl + Ts
Tt = par de la turbina (salida)
Tl = par del rotor (entrada)
Ts = par del estator
La amplificacin del torque es una caracterstica importante, sobre todo para vehculos pesados que
arrancan bajo carga. La figura 7 muestra el par disponible en el motor en el rango de 1200 a 2400rpm. El par de salida en el convertidor se muestra de 0 a 2700 rpm en el mismo rango. El elevado
par a 0 rpm es posible gracias a la amplificacin en el convertidor. Es extremadamente importante
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para el arranque del vehculo y es el principal beneficio que aporta el convertidor de torque.
Figura 7. Par disponible en el motor contra salida de par en el convertidor.
Las cuatro ventajas que aporta el convertidor de torque son:
1. Provee proteccin al motor contra parada por sobrecarga.
2. Reduce la transmisin de impactos de la carga al motor.
3. Aumenta el torque mximo disponible a velocidad cero.
4. Ensancha el rango de potencia para cada engranaje, de forma que se necesitan menos
cambios.
La principal desventaja es una cada en la eficiencia. Ningn acoplamiento fluido puede compararse
al contacto metal-metal de una transmisin directa. En muchos diseos de convertidores de torque,
esa desventaja se supera mediante una opcin de trabado. Esto permite trabar el eje de entrada con
el de salida para dar una conexin directa entre el motor y la transmisin.
Cambio de marchas en una transmisin automtica
En la figura 8, el desempeo de una transmisin directa con 6 marchas se compara con una
transmisin automtica (con convertidor de torque) con 3 marchas. Ntese que el convertidor de
torque ensancha las bandas de potencia para relacin de engranajes haciendo que la lnea de
potencia sea tan suave como la lograda con 6 cambios manuales. Sin embargo, la lnea de potencia
de la transmisin automtica cae por debajo de la lnea de la transmisin directa. Hay un costo eneficiencia a pagar.
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Figura 8. Comparacin del poder de empuje de una transmisin directa con 6 cambios y unatransmisin automtica/convertidor de torque, con 3 cambios.
La activacin de los embragues en la transmisin automtica se hace mediante vlvulas de
solenoide que llevan fluido presurizado hacia el actuador del embrague. Las presiones tpicas de
actuacin rondan los 500 psi. Las transmisiones automticas en los vehculos actuales,
principalmente en maquinaria pesada, tienen complejas secuencias para la activacin de los
cambios.
Una caracterstica de seguridad se incluye en las vlvulas para prevenir que el motor sea embalado
por cargas a altas velocidad. Otras caractersticas incluyen la deteccin de errores del operario,
desconociendo la orden manual y realizando el cambio de marchas de una forma ms apropiada
para prevenir los daos al motor o la transmisin. El uso de la hidrulica para implementar estos
controles es una aplicacin muy importante de la disciplina.
Un ingeniero debe comprender las caractersticas de las transmisiones manuales, las transmisiones
automticas y las transmisiones hidrostticas para poder reconocer cul es la ms apropiada a su
aplicacin.
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Configuraciones bsicas
La funcin primaria de cualquier transmisin hidrosttica (THS) es aceptar potencia rotativa de un
motor primario (usualmente de combustin interna), que tiene caractersticas de operacin
especficas, y transmitir esa energa a una carga que tiene diferentes caractersticas de operacin. En
el proceso, la THS debe regular velocidad, torque, potencia y (en algunos casos) sentido de
rotacin. Dependiendo de su configuracin, la THS puede mover una carga a plena velocidad en
una direccin o en la opuesta, con infinitas variaciones de velocidad entre ambos mximos, todas
con el motor primario trabajando a velocidad constante.
Figura 9. Por lo general, una transmisin hidrosttica consiste en una bomba de desplazamiento variable y
un motor de desplazamiento fijo, conectados a travs de tuberas metlicas, mangueras plsticas o ambas.Al montar un tanque (y usualmente un intercambiador de calor y un sistema de filtrado) entre la bomba y elmotor, se forma una transmisin hidrulica de circuito abierto.
El principio de operacin de las THS es simple: una bomba, conectada a un motor primario, genera
flujo para mover un motor hidrulico, que est conectado a la carga. Si el desplazamiento de la
bomba. Si el desplazamiento de la bomba y del motor son fijos, la THS acta solamente como una
caja de engranajes para transmitir potencia del motor primario a la carga. Sin embargo, la inmensa
mayora de las THS usan una bomba de desplazamiento variable, motor de desplazamiento variable,o ambas cosas; de tal manera que velocidad, par o potencia puede regularse.
Las THS ofrecen ventajas importantes sobre otras formas de transmisin. Dependiendo de la
configuracin, la THS:
Transmite alta potencia en un tamao compacto.
Brinda baja inercia.
Opera eficientemente en un amplio rango de relaciones par-velocidad.
Mantiene una velocidad controlada, incluso en reversa, sin importar la carga; dependiendo
de los lmites de diseo. Mantiene una velocidad pre-establecida ante cambios de direccin o cargas de frenado.
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Transmite potencia del motor primario a mltiples destinos, incluso si la posicin y la
orientacin de esos destinos cambia.
Puede permanecer parada a carga plena con una baja prdida de potencia.
No patina a velocidad cero.
Tiene mejor tiempo de respuesta que las transmisiones mecnicas o electromecnicas de
potencia comparable.
Permite frenado dinmico.
Se usan dos tipos de construccin para las THS: integral o no-integral. Las construccin no-integral
es por lejos la ms comn, porque la potencia puede transmitirse a una o ms cargas en reas a las
que de otra forma sera difcil acceder. En esta tcnica, la bomba se acopla al motor primario, el
motor hidrulico a la carga, y ambos se conectan entre s mediante mangueras o caeras de acero.
En la figura 9 se muestra una construccin integral estndar. En la figura 10 se muestra una
construccin integral compacta, que puede incorporar superficies y ejes para el montaje.
Figura 10. Una THS compacta encierra bomba, controles, tuberas y todos los componentes auxiliares enuna sola unidad compacta. La unidad mostrada en la figura recibe potencia a travs de una correa V ytransmite potencia a la carga a travs de su eje de salida. Las THS compactas estn disponibles en una granvariedad de configuraciones, muchas de ellas acoplables directamente a un motor.
Cualquiera sea la tarea, la THS debe ser diseada para un acople ptimo entre el motor y la carga.
Esto le permite al motor operar a la velocidad ms eficiente y la THS hace los ajustes a las
condiciones de operacin. Mientras mejor sea el acoplamiento de las caractersticas de entrada y de
salida, ms eficiente ser el sistema. Todo sistema de potencia debera disearse para mantener un
equilibrio entre eficiencia y productividad. Una mquina diseada para alta eficiencia tiene una
respuesta lenta, lo que roba productividad. En cambio, una mquina diseada para alta
productividad es poco eficiente porque debe mantenerse una gran cantidad de energa disponible en
todo momento para responder a cambios en la demanda.
Cuatro tipos de THS
La configuracin de una THS determina sus caractersticas. La figura 11 resume las configuracionesy el desempeo de cada una.
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Figura 11. Las transmisiones hidrulicas funcionales resumidas de acuerdo a los tipos de bombas y motoresinvolucrados. (A) Motor y bomba, ambos de desplazamiento fijo. (B) Bomba de desplazamiento variable y
motor de desplazamiento fijo. (C) Bomba de desplazamiento fijo y motor de desplazamiento variable. (D)
Bomba y motor, ambos de desplazamiento variable.
La forma ms simple de transmisin hidrosttica usa una bomba de desplazamiento fijo moviendo
un motor de desplazamiento fijo, como en la figura 11A. Aunque esta configuracin es barata, sus
aplicaciones son muy limitadas, porque otras formas de transmisin de potencia son ms eficientes.
Dado que la bomba tiene desplazamiento fijo, debe seleccionarse para mover el motor a mxima
velocidad a plena carga. Cuando no se necesita la mxima velocidad, el aceite es desviado (by-pass)
de la salida de la bomba a la vlvula de alivio. Hacer eso consume energa en forma de calor.
Usando una bomba de desplazamiento variable en vez de una fija, se crea una transmisin de par
constante, figura 11B. El par de salida es constante a cualquier velocidad porque el par depende
solamente de la presin del fluido y del desplazamiento del motor. Aumentar o disminuir eldesplazamiento de la bomba aumenta o disminuye la velocidad del motor mientras el par permanece
invariable. La potencia, por lo tanto, aumenta con el desplazamiento de la bomba.
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Usando un motor de desplazamiento variable con una bomba de desplazamiento fijo produce una
transmisin de potencia constante, figura 11C. Si el caudal del motor es constante y el
desplazamiento del motor es ajustado para mantener constante el producto de la velocidad y el par,
entonces la potencia entregada es constante. Disminuir el desplazamiento del motor aumenta la
velocidad pero disminuye el par, una combinacin que mantiene la potencia fija.
La configuracin ms verstil es la de bomba de desplazamiento variable con motor de
desplazamiento variable, figura 11D. Tericamente, esta combinacin produce infinitos cocientes depar y velocidad a potencia. Con el motor a desplazamiento mximo, variar la salida de la bomba
afecta la velocidad y la potencia mientras el par permanece constante. Reducir el desplazamiento
del motor con la bomba a desplazamiento mximo aumenta la velocidad del motor, el par
disminuye segn aumenta la velocidad, y la potencia permanece constante.
Las curvas en la figura 11D muestran dos rangos de ajuste. En el rango 1, el desplazamiento del
motor est fijado al mximo mientras que la bomba se hace variar de cero al mximo. El par se
mantiene constante mientras el desplazamiento vara, pero la potencia y la velocidad se
incrementan.
El rango 2 empieza cuando la bomba alcanza el desplazamiento mximo, que se mantiene mientras
el desplazamiento del motor se reduce. A travs de este rango, el par disminuye mientras la
velocidad aumenta, pero la potencia permanece constante. Tericamente, la velocidad del motor
podra aumentarse hasta el infinito, pero desde un punto de vista prctico est limitada por la
dinmica del sistema.
Ejemplo de aplicacin #1
Supngase que una carga de 3.116 lb-in de par debe moverse a 1000 rpm con una THS de
desplazamiento fijo. El requerimiento de potencia se determina por:
P = (T X N) / 63,024
donde:
P es la potencia en hp
T es el par en lb-in
N es la velocidad en rpm.
Entonces:
P = (3,116 X 1,000) / 63,024 = 50
Si elegimos una bomba de 2000 psi (basndonos en la experiencia para proveer una buena
combinacin de tamao, peso, desempeo y costo) y 50 hp, calculamos entonces el caudal que debe
proporcionar:
q = (1,714 X P)/ p
donde:
q es el caudal en gpm
p es la presin en psi
Entonces:
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q = (1,714)(50) / 2000 = 43 gpm
Seleccionamos un motor hidrulico con un desplazamiento de 10 in3/rev, para entregar 3.116 lb-in
de par a 2000 psi, aproximadamente 43 gpm a 1000 rpm. La figura 11A muestra las caractersticas
potencia/par/velocidad de bomba y motor, asumiendo que la bomba opera a velocidad constante.
El caudal de la bomba es mximo a esta velocidad de operacin, y la bomba intenta entregar elmximo de aceite al motor de desplazamiento fijo. La inercia de la carga hace imposible una
aceleracin instantnea a mxima velocidad, as que parte del aceite escapa por la vlvula de alivio.
La figura 11A muestra tambin la prdida de potencia durante la aceleracin. Cuando el motor
aumenta su velocidad, transmite ms del caudal de la bomba y sale menos aceite por la vlvula de
alivio. A la velocidad de diseo, todo el aceite de la bomba pasa a travs del motor.
El par es constante porque la presin del sistema crece hasta el seteo de la vlvula de alivio
inmediatamente despus de la conmutacin de la vlvula de control. La potencia perdida por la
vlvula de alivio es la diferencia entre la potencia constante entregada por la bomba y la potencia
variable entregada por el motor. El rea bajo la curva representa el potencia desperdiciada cuando la
transmisin arranca o para. Tambin muestra la baja eficiencia del motor para cualquier velocidadde operacin por debajo de la mxima. Una transmisin de desplazamiento fijo no se recomienda
para aplicaciones con frecuentes arranques y paradas o cuando un par menor al mximo ocurre con
frecuencia.
Cociente par/velocidad
Figura 12. La velocidad crtica (dada en el punto A) en una THS de potencia constante es la velocidad msbaja a la que se puede transmitir la mxima potencia constante.
Tericamente, la potencia mxima que una transmisin hidrosttica puede transmitir es una funcin
del caudal y de la presin. Sin embargo, en transmisiones de potencia constante con velocidades desalida variables, la potencia terica dividida por el cociente par/velocidad determina la potencia real
de salida. La potencia constante ms alta que puede transmitirse est determinada por la velocidad
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de salida ms baja a la que esa potencia constante puede transmitirse.
Por ejemplo, si la velocidad mnima representada por el punto A en la curva de potencia de la figura
12 es la mitad de la velocidad mxima, el cociente de par a velocidad es 2:1. La potencia mxima
que puede transmitirse es la mitad del mximo terico. En el punto B, correspondiente a la
velocidad de de salida A, la curva de par se reduce a medida que la velocidad aumenta. A la
velocidad de salida mxima, cae al punto C.
A velocidades de salida inferiores a la mitad del mximo, el par permanece constante a su valor
mximo, pero la potencia se reduce proporcionalmente a la velocidad. La velocidad en el punto A es
la velocidad crtica y se determina por el comportamiento dinmico de los componentes de la THS.
Por debajo de la velocidad crtica, la potencia decrece linealmente (a par constante) hasta cero rpm.
Por encima de la velocidad crtica, el par decrece cuando la velocidad aumenta, lo que brinda
potencia constante.
Construyendo una THS cerrada
Las descripciones de transmisiones hidrostticas de circuito cerrado en la figura 11 se concentran
nicamente en consideraciones paramtricas. Funciones adicionales deben proveerse para lograruna THS real.
Figura 13. Progreso en el desarrollo de los circuitos THS de potencia constante; desde un arreglo simple debomba y motor hasta un equipo integral con accesorios bsicos.
Componentes del lado de la bomba Considrese, por ejemplo, una THS de par constante -del
tipo usado comnmente- con una bomba de desplazamiento variable servocontrolada que mueve un
motor de desplazamiento fijo, figura 13A. Dado que esto es una THS de circuito cerrado, el caudal
de deslizamiento (prdidas de caudal a travs de sellos y por flujos invertidos) se acumula en las
carcazas de bomba y motor, debiendo eliminarse mediante una lnea de drenaje, figura 13B. Laslneas de drenaje combinadas fluyen a un tanque a travs de un intercambiador de calor.
Uno de los componentes ms importantes de una THS es la bomba de carga. Habitualmente es una
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pequea bomba de desplazamiento fijo, integrada al paquete de la bomba, pero tambin puede ser
independiente, montada en un bastidor con las bombas a las que sirve, figura 15. Cualquiera sea la
combinacin, la bomba de carga desarrolla las siguientes funciones:
1. Recupera el fluido que se fuga en la bomba y en el motor, reponindolo en la entrada de la
bomba. Es esencial mantener esas fugas para que el sistema est lubricado. Sin embargo, si
no se repusieran las prdidas la bomba pronto cavitara.
2. Provee un caudal para refrigeracin a travs de las carcazas de la bomba y el motor. Cuando
se escapa aceite del circuito principal a la carcaza, la friccin genera calor. Este aceite debe
pasarse a travs de un enfriador para eliminar el calor.
3. Tambin provee fluido presurizado requerido por mecanismo de control del desplazamiento
variable.
Figura 14. Transmisin hidrosttica de circuito cerrado con circuito de la bomba de carga.
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Componentes del lado del motor Una THS tpica tambin necesita vlvulas de alivio cruzadas
(D y E), figura 13D. Estas usualmente son integradas en el paquete del motor. Se instalan dos
vlvulas de alivio cruzadas para prevenir presiones excesivas en cualquier de las lneas de
alimentacin debido a una carga de impacto, un golpe de ariete proveniente del motor, una carga
embalada o condiciones similares. Estas vlvulas limitan la presin en las lneas de suministro de
presin al desviar fluido a alta presin hacia el lado de baja presin. Cumplen con la misma funcin
que las vlvulas de alivio del sistema en un circuito abierto. Sin embargo, se ubican del lado delmotor porque es donde se originan las sobrepresiones en las THS cerradas.
Adems de las vlvulas de alivio cruzadas, se incluye la vlvula de corredera F. Dicha vlvula es
conmutada por fluido a alta presin, que conecta la lnea de baja presin con la vlvula de alivio de
baja presin G. La vlvula G desva el exceso de caudal de la bomba de carga a la carcaza del motor
y entonces a travs de la lnea de drenaje hasta la carcaza de la bomba. El fluido regresa entonces al
tanque de la bomba de carga a travs del intercambiador de calor.
Control de la cavitacin
La rigidez de una THS depende de la compresibilidad del fluido y de la compatibilidad de los
componentes del sistema, como tuberas y mangueras. La influencia de estos componentes puede
compararse con el efecto de un acumulador de resorte conectado a la lnea de suministro mediante
un acople T; bajo cargas fuertes, el acumulador experimenta una compresin sustancial y hay ms
fluido en el acumulador. Dicho volumen adicional debe ser suministrado por la bomba de carga.
El factor crtico es el grado de crecimiento de la presin del sistema. Si la presin aumenta muy
rpidamente en el lado de suministro (llamado caudal de compresibilidad), puede exceder la
capacidad de la bomba de carga y entonces la bomba principal comienza a cavitar. Quizs los
circuitos alimentados por bombas de desplazamiento variable con controles automticos sean los
que ms peligros presentan. Cuando un sistema as comienza a cavitar, la presin cae o desaparece
completamente. Los controles automticos intentan responder, resultando en un sistema inestable.
Matemticamente, el crecimiento de la presin puede expresarse por:
dp/dt=BeQcp / V
donde:
Be es el coeficiente de compresibilidad del sistema, en psi
Ves el volumen de fluido del lado de presin, en in.3
Qcp es la salida de la bomba de carga en in.3/sec.
Ejemplo de aplicacin #2Asmase que la THS de la figura 13 est conectada a 2 pies de tubera de acero de 1-1/2 de
dimetro interno. Despreciando los volmenes de bomba y motor, V es aproximadamente 30 in3.
Para aceite en tuberas de acero, Be es 200.000 psi. Asumiendo que la bomba de carga entrega 6
gpm (28 in3/s), entonces el crecimiento de la presin es:
dp/dt= (200,000 X 28)/ 30= 190,000 psi/s
Ahora considrese el efecto de usar 20 pies de manguera de 1-1/2 de DI, trenzada con 3 alambres.
El fabricante de la manguera debera proveer el coeficiente de expansin volumtrica en
in3/1000 psi (pulgadas cbicas cada mil libras-pulgada cuadrada)
para calcular el coeficiente de compresibilidad efectivo. Asmase para este ejemplo que
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Be = 84.000 psi.
Entonces:
dp/dt= (84,000 X 28) / 294.5 = 7986 psi/s
Aumentar la salida de la bomba de carga sera la manera ms efectiva de prevenir la tendencia de tal
sistema a cavitar. Alternativamente, si los cambios en la carga externa no son continuos, puede
aadirse un acumulador al circuito. De hecho, algunos fabricantes de THS proveen un puerto para
conectar un acumulador al circuito de carga.
Si la THS es de baja rigidez y est equipada con controles automticos, la THS debera arrancarse
con un desplazamiento nulo. Adems, la aceleracin del mecanismo de desplazamiento debiera
limitarse para prevenir arranques inestables (corcoveos), que pueden generar picos de presin
excesiva. Algunos fabricantes de THS proveen orificios de amortiguacin en el circuito para este
propsito.
La discusin demuestra el multifactico papel que cumple la bomba de carga del sistema en una
THS de circuito cerrado. De aqu que la rigidez del sistema y el control de la velocidad de aumento
de presin sean las consideraciones bsicas para determinar la entrega de la bomba de carga, mucho
ms que los caudales de deslizamiento en bomba y motor principales.
Circuito cerrado o lazo cerrado?
Hay cuatro configuraciones bsicas para las THS: dos de circuito abierto y dos de circuito cerrado.
La denominacin se refiere a cmo estn conectadas las lneas hidrulicas al sistema. En un circuito
abierto, el fluido es tomado por la bomba desde un tanque, se dirige al motor, y entonces vuelve al
tanque despus de pasar por el motor hidrulico. En un circuito cerrado, el camino del fluido escontinuo; fluye directamente desde el puerto de descarga de la bomba hasta la entrada del motor,
luego de la descarga del motor a la entrada de la bomba.
Los dos tipos de circuito pueden ser adems de lazo abierto o de lazo cerrado, lo que se refiere al
control de la THS. Un sistema de lazo cerrado no tiene forma de auto-controlarse para ajustar
presin, velocidad o par. Cualquier ajuste de las variables de control se realiza manualmente, por el
operario. Los sistemas de lazo cerrado, por el contrario, incluyen dispositivos de retroalimentacin
que proveen comunicacin entre bomba y motor, de manera que la THS se ajusta automticamente
de acuerdo a las variaciones en las condiciones de operacin de la carga, el motor primario o
ambos.
Cambiando los desplazamientos
Los controles que cambian los desplazamientos en bomba y motor son el enlace entre el operario y
la THS. Proveen las funciones que permiten a la transmisin el desarrollo de las tareas especficas
para las que fue diseada. En muchos sistemas, un nico control le permite al operario arrancar,
parar, invertir o ajustar la velocidad de marcha.
El desplazamiento puede variarse manualmente, por pilotaje hidrulico, o por seales elctricas. El
tamao de la bomba y del motor, su proximidad al operario, y los requerimientos de respuesta y
precisin de la aplicacin son los factores que determinan el tipo de control a usar.Palancas y manivelas conectadas directamente a los mecanismos de variacin del desplazamiento
pueden utilizarse para controlar pequeos equipos con bajos esfuerzos de conmutacin. La
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respuesta tpica es lenta y adems el componente a variar debe estar cercano al operario. Estos
controles pueden manejarse a distancia con un cilindro para mover una palanca o un motor elctrico
para mover la manivela, pero la respuesta an sera lenta.
Los circuitos para pilotaje hidrulico, actuados directamente o por un solenoide, pueden variar
bombas y motores grandes a distancia. Dependiendo de las caractersticas del pilotaje, la respuesta
es mejor que con los controles manuales.
Muchas de las bombas incluidas en las THS modernas estn equipadas con servocontroles que
permiten buena velocidad y precisin en la respuesta con un mnimo de esfuerzo (y talento) por
parte del operario. La palanca de control puede ser enlazada mecnicamente al carrete del servo, o
puede enviar una seal elctrica a un servo electrohidrulico. Este sistema es lo bastante fuerte
como para variar las bombas ms grandes y tambin puede mantener la posicin seteada ante
esfuerzos transitorios en la THS.
Los controles ms sofisticados aaden dispositivos de retroalimentacin tales como transductores
de presin y tacmetros, cuyas seales forman un lazo cerrado con el control electrohidrulico del
desplazamiento de la bomba.
Bibliografa
Fluid Power Basics - Hydraulics & Pneumatics Magazine
http://www.hydraulicspneumatics.com
A primer on hydrostatic transmissions, R. T. Schneider - Hydraulics & Pneumatics Magazine,
1999
Fluid Power Circuits and Controls, John Cundiff, CRC Press, 2002.
http://www.hydraulicspneumatics.com/http://www.hydraulicspneumatics.com/