¿Qué es el control con detección de carga?
La detección de carga es un tipo de control de bomba variable ampliamente utilizado en sistemas hidráulicos para regular circuitos abiertos. A pesar de su importancia en el control hidráulico, la detección de carga no es comprendida completamente por muchos operadores. Como resultado, es imperativo que los técnicos de mantenimiento posean una comprensión integral del funcionamiento del equipo.
También conocida como detección de presión inducida por carga, la detección de carga implica detectar la presión aguas abajo de un orificio y ajustar el flujo de la bomba en consecuencia para mantener una caída de presión constante a través del orificio. Este orificio suele adoptar la forma de una válvula de control direccional con características de flujo proporcional, una válvula de aguja o un orificio fijo, según la aplicación específica.
Uno de los principales beneficios de emplear una bomba variable controlada por detección de carga es su capacidad de ahorro de energía. Al restringir la pérdida de energía debido al calor a una caída de presión mínima a través del orificio de medición, que permanece constante en todo el rango de presión de funcionamiento del sistema.
Las eficiencias logradas al utilizar una bomba variable controlada por detección de carga incluyen:
- Eliminación del exceso de flujo que pasa por la válvula de alivio del sistema en bombas de desplazamiento fijo, lo que se convierte en calor, especialmente si la presión inducida por la carga es menor que la presión de alivio establecida.
- Reducción de la pérdida de energía en sistemas equipados con bombas variables compensadas por presión, donde se requiere una porción del flujo disponible a presiones por debajo de la presión máxima del sistema, lo que resulta en una pérdida de energía debido a una caída de presión significativa a través del orificio de medición a medida que regula el flujo de la bomba en el ajuste de presión máxima.
La configuración del circuito de detección de carga generalmente comprende dos componentes principales:
- Bomba de desplazamiento variable, típicamente de diseño de pistón axial, equipada con un controlador de detección de carga.
- Válvula de control direccional con una galería de señal de carga integral.
Cuando la bomba con detección de carga y la válvula de control direccional colaboran, imagine un cabrestante accionado a través de una válvula manual. El operador instruye al cabrestante moviendo el carrete en la válvula direccional a un cierto porcentaje de su recorrido, lo que hace que el tambor del cabrestante gire a un RPM específico. La galería de señal de carga, conectada al puerto de señal de carga (X) en el controlador de la bomba, asegura que el actuador con la presión de carga más alta sea detectado y retroalimentado al control de la bomba a través de una serie de válvulas de lanzadera en la válvula de control direccional.
A medida que aumenta la carga en el cabrestante, la presión inducida por la carga aguas abajo del orificio (válvula direccional) se fortalece, lo que lleva a una disminución de la caída de presión a través del orificio, reduciendo posteriormente el flujo a través del orificio y ralentizando el cabrestante.
Para mantener una caída de presión constante a través del orificio (válvula direccional), el controlador de detección de carga responde al aumento de la presión de carga aumentando ligeramente el desplazamiento de la bomba (flujo), lo que resulta en un aumento igual y constante de la presión aguas arriba del orificio. En consecuencia, el flujo y la velocidad del cabrestante permanecen constantes.
Normalmente, la caída de presión o delta p mantenida a través del orificio (válvula direccional) oscila entre 10 y 30 bar (145 a 435 PSI). Cuando todas las correderas están en posición neutra, el puerto de señal de carga se ventila al tanque y la bomba mantiene una presión de reserva igual o ligeramente superior al ajuste de delta p del control de detección de carga.
Algunas válvulas de control direccional de detección de carga de gama alta cuentan con un compensador de presión en la entrada de cada sección de válvula. La acción del compensador de presión de la sección, combinada con la apertura del orificio seleccionada por la corredera, asegura un caudal constante no afectado por las variaciones de presión causadas por el funcionamiento simultáneo de múltiples funciones. Esto a veces se denomina "detección de carga sensible".
En conclusión, el control de detección de carga ofrece eficiencia energética al suministrar el flujo demandado únicamente por los actuadores, lo que conlleva menores tasas de oxidación del aceite, mayor vida útil del fluido y un control mejorado del actuador. Además, proporciona un flujo constante independiente de las variaciones de velocidad del eje de la bomba.
