Comprobaciones de transición de presión en bombas hidráulicas de dos etapas

En un accionamiento hidráulico de alta y baja velocidad, el cilindro puede moverse rápidamente hasta alcanzar la carga y luego disminuir su velocidad a medida que aumenta la presión. Este cambio corresponde a la transición de presión esperada en una bomba hidráulica de dos etapas. La sección de bombeo de mayor caudal deja de contribuir al suministro común tras la descarga, mientras que la sección de menor caudal continúa suministrando el movimiento cargado. Antes de determinar si se ha producido algún fallo, compruebe la sincronización del aumento de presión, la reducción del caudal de suministro y la velocidad del accionamiento.

Consideremos tres quejas que suenan parecidas por teléfono. Un cilindro se ralentiza justo cuando empieza a funcionar correctamente y continúa moviéndose con la fuerza adecuada. Un segundo cilindro se ralentiza desde el momento en que se abre la válvula. Un tercero se ralentiza porque el motor pierde velocidad y luego se cala. Sin la sincronización, las tres llegan a la orden de trabajo como "lentas bajo carga". Conserve el punto donde el movimiento cambió por primera vez.

El método aquí descrito consiste en revisar un circuito de alta y baja tensión documentado e interpretar las mediciones obtenidas por personal cualificado. Identifique el procedimiento de máquina aprobado y la disposición de carga segura antes de utilizar cualquier instrumento. Los registros numéricos son hipotéticos. Obtenga la especificación de descarga real, las condiciones de trabajo permitidas y las ubicaciones de medición aceptadas para la configuración identificada.

Rastrea la salida común y la ruta de descarga.

Lea el diagrama desde las dos secciones de bombeo hasta la válvula y el cilindro. En la configuración común de alta y baja presión utilizada aquí, ambas secciones contribuyen al suministro a baja carga. Cuando se alcanza la condición de descarga, el flujo de la sección más grande toma una ruta de baja presión. Una función de control aísla esa ruta del suministro común de alta presión. La sección más pequeña continúa impulsando la carga. Las rutas reales y el punto de detección provienen de los diagramas de la bomba y la máquina.

Una ruta de descarga puede ser interna. Una manguera de tanque visible externamente puede transportar varios flujos o pertenecer a una función completamente diferente. Dibuje la ruta a partir de la documentación del circuito antes de asignar cualquier flujo de retorno medido a la sección grande. Mantenga la distinción entre la salida de la bomba, el puerto de trabajo del cilindro y cualquier ramal accesible en el lado de retorno. Los valores en esos puntos pueden variar mientras la máquina funciona correctamente.

Concentric documenta una válvula de descarga interna en su familia de bombas de alta y baja presión. Su catálogo estadounidense también indica el caudal nominal a una velocidad de eje determinada y, por separado, la información sobre la descarga y la presión máxima de trabajo para las unidades incluidas en dicho catálogo. Consulte la fila para obtener el número de pieza completo. Esta estructura es un ejemplo útil para revisar una cotización o un registro de placa de características. Familia de bombas de alta y baja presión Concentric y catálogo de bombas de alta y baja presión Concentric para EE. UU.

Identifica el dispositivo que activa cada parte de la secuencia.

Una bomba puede compartir un eje con otra sección y, aun así, alimentar dos funciones independientes. En esta configuración, un cambio en la presión de un circuito no tiene por qué provocar la separación del suministro combinado, como en el ejemplo de alta y baja presión. Un diagrama que muestre dos salidas, dos circuitos y sus funciones de válvula proporciona más información que las palabras «bomba doble» en una etiqueta. Si la documentación muestra una configuración diferente, utilice su propia secuencia prevista.

Coloca cada observación en la misma línea.

Observe el momento en que la carga comienza a oponer resistencia al movimiento. En una prensa, esto puede ocurrir cuando la herramienta entra en contacto con la pieza. En una astilladora, puede suceder cuando la cuña penetra en una parte más dura del tronco. En el informe de la máquina, se debe identificar el evento relevante sin pedirle al operador que reproduzca una situación peligrosa. Elija puntos de operación aprobados y registre si el aceite y la transmisión se encontraban en condiciones comparables.

El registro más sencillo y útil consta de cuatro canales u observaciones vinculados al mismo tiempo. Se registra la presión de salida común y el caudal suministrado en ubicaciones definidas. Se registra la velocidad real de la bomba o una medición aprobada que la establezca. Se añade la posición o velocidad del cilindro y el estado de la válvula correspondiente. En muchos casos, una quinta observación de la presión en el puerto de trabajo del cilindro resuelve una aparente contradicción entre la presión de la bomba y el comportamiento de la carga.

Las presiones y caudales máximos registrados en diferentes partes de la carrera no constituyen un punto de trabajo. Un manómetro de movimiento lento también puede pasar por alto un cambio breve que sí mostraría una traza sincronizada. Registre el método de medición, la ubicación de los instrumentos y cualquier incertidumbre en la sincronización. Si falta algún canal, registre la brecha resultante. Una traza de presión sin lectura de velocidad deja abierta la desaceleración del accionamiento.

Webtec describe el uso de su comprobador RFIK para examinar la presión, el caudal y la temperatura hidráulica. Un instrumento de prueba es un medio para recopilar valores. Su rango e instrucciones deben ajustarse al procedimiento de la máquina aprobado, y las lecturas requieren la identificación correcta del estado del circuito. Utilice personal cualificado y el equipo adecuado para cualquier montaje de prueba temporal. Guía del comprobador hidráulico mecánico Webtec RFIK

Separe la presión que cambia de etapa de la presión que limita la máquina.

Mantenga un campo específico para cada entrada de presión. La condición de descarga corresponde a la transición de flujo de gran sección. La presión de trabajo corresponde a la carga y trayectoria reales durante el movimiento del cilindro. La válvula de alivio de la máquina tiene una función diferente y requiere su propia definición documentada. Las presiones permitidas por el fabricante para la bomba, el cilindro, la válvula y las conexiones seleccionadas limitan toda la prueba.

Un descargador puede tener una condición de apertura definida y una transición dentro de un rango de caudal y presión. El criterio para detectarla debe coincidir con la documentación aplicable. Un proveedor podría especificar un cambio de caudal medido a una velocidad y condición de fluido determinadas. Un técnico que solo escriba "interruptores a 45 bar" también debería indicar qué cambió y dónde se midió la presión. Un movimiento del manómetro durante el contacto con la herramienta puede parecer una transición antes de que el caudal de salida se estabilice.

La etapa de trabajo requiere una diferencia de presión suficiente en el cilindro para mover la carga. En condiciones de alivio limitado, una parte del flujo suministrado puede desviar el movimiento útil. La detección del flujo de alivio requiere evidencia del recorrido correspondiente o del método de prueba aprobado. El calor en la línea de retorno es un aspecto a investigar, ya que varios flujos, tanto normales como anormales, pueden calentar la misma tubería de retorno.

Conserve la configuración aprobada junto con el registro de la máquina. El diagnóstico debe comenzar con dicha configuración y la secuencia observada. Los ajustes modifican las condiciones de evaluación de la máquina y requieren las instrucciones del fabricante y la intervención de personal autorizado.

Lee un ciclo inventado desde el flujo hasta el movimiento.

Consideremos un cilindro hipotético que se extiende a lo largo de toda su circunferencia. Supongamos un diámetro de 80 mm, un caudal de 40 L/min durante la fase de aproximación y de 11 L/min durante la fase de trabajo. Para la primera estimación, despreciemos las fugas y supongamos que los flujos se estabilizan dentro de cada fase. El área del cilindro es π × 80² / 4, o aproximadamente 5027 mm².

Para convertir L/min a mm³/s, multiplique por 1.000.000 y divida por 60. La velocidad del cilindro en mm/s se obtiene dividiendo el caudal convertido entre el área en mm². El resultado predice un movimiento constante en la cámara indicada, por lo que se debe utilizar el área efectiva correspondiente para otras configuraciones o direcciones.

El segmento de trabajo es mucho más corto y dura casi lo mismo. En este ejemplo, el cambio se produce directamente por la disminución del caudal al llegar al extremo de la tapa. Ninguno de los valores incluye los retrasos debidos al funcionamiento de la válvula, la acumulación de presión, la desaceleración o el retorno. Una medición con cronómetro del ciclo completo incluye esas fases y requiere una comparación definida por separado.

Ahora bien, para ilustrar la fuerza, supongamos una presión de 170 bar en el extremo de la tapa, una presión manométrica despreciable en el extremo del vástago y ausencia de fricción mecánica. La fuerza estimada en el extremo de la tapa es de 17 MPa × 0,005027 m², o aproximadamente 85,5 kN. Para un cilindro real con presión en el extremo del vástago, reste la fuerza opuesta utilizando el área anular del lado del vástago y, a continuación, tenga en cuenta la fricción y el mecanismo, según corresponda. Conserve ambas presiones y áreas utilizadas. Esto evita que la lectura del manómetro del lado de la bomba se convierta en una afirmación de fuerza sin fundamento.

Un caudal menor en la etapa de trabajo no implica necesariamente una fuerza baja. En este sencillo modelo de cilindro, la velocidad de entrada es principalmente un factor importante, mientras que la estimación de la fuerza depende de las presiones y áreas de la cámara. Un registro de quejas útil distingue entre "fuerza normal con carrera de trabajo más lenta" y "fuerza insuficiente y movimiento lento". La segunda observación plantea interrogantes adicionales sobre la carga, la presión y el caudal que requieren investigación.

Compare la potencia en cada etapa de forma individual.

Mantenga los valores de aproximación y trabajo supuestos en filas separadas. Para esta ilustración, considere 35 bar y 40 L/min en la salida común de la bomba durante la aproximación, y luego 170 bar y 11 L/min durante el trabajo. Utilice la presión manométrica de salida como el aumento de presión para este ejemplo simplificado, y considere la presión manométrica de entrada como despreciable. La presión en el cilindro requeriría su propia medición o una suposición de pérdida especificada.

La tercera fila combina el caudal de una etapa con la presión de otra. Utilice las dos primeras filas para los puntos de operación ilustrados. El requerimiento real de accionamiento también depende de las pérdidas mecánicas e hidráulicas, la potencia absorbida por la sección sin carga y lo que ocurre durante la transición. Un circuito de circulación de baja presión aún transporta caudal y puede absorber potencia.

Para un cálculo de cribado adicional, suponga que la sección sin carga se mueve a 29 L/min a través de un recorrido con un aumento de presión de 5 bar. Su potencia hidráulica es de 5 × 29 / 600 ≈ 0,24 kW. Estos valores son supuestos para esa rama. No se pueden obtener restando un caudal de salida registrado de otro a menos que la velocidad de accionamiento, las fugas y los recorridos individuales respalden el cálculo. Calcule el requerimiento total del eje con los datos de rendimiento aplicables y la capacidad de accionamiento real.

Lea la capacidad del motor a la velocidad de funcionamiento. Durante un turno, una caída de velocidad modifica el caudal en ambas secciones de la bomba. Si el accionamiento disminuye la velocidad antes de que baje el caudal registrado, investigue la causa de dicho cambio. Una reducción del caudal que sigue a la carga mientras el eje mantiene la velocidad puede tener una explicación diferente. Compare las dos trazas antes de solicitar una bomba para solucionar un problema de accionamiento.

Lento desde el primer milímetro

Cuando el cilindro se mueve lentamente antes de tocar la pieza, comience por confirmar la dirección de giro, la velocidad de accionamiento real y las condiciones de aproximación previstas. Anote la posición del pistón cuando el operador detectó el problema por primera vez. Compare la misma parte de una carrera de referencia con una temperatura de aceite similar y el mismo ajuste de accionamiento. Registre la carga real sobre el mecanismo, incluyendo cualquier resistencia durante la aproximación nominal.

Si la presión es alta antes del contacto, marque el punto de detección del descargador en el dibujo y compare su estado con la transición esperada. Lea simultáneamente los valores de salida de la bomba y del puerto de trabajo. Una diferencia significativa requiere una verificación del circuito antes de asignar la lectura completa de salida al cilindro.

Una velocidad de accionamiento correcta y una baja presión de salida hacen que valga la pena investigar un flujo de aproximación similar al de una sección más pequeña. La comprobación del circuito debe determinar dónde se produce la descarga en la sección más grande, si la vía de descarga está abierta y si la comprobación de combinación está funcionando correctamente.

Si ambas etapas presentan un caudal inferior al esperado, verifique las condiciones comunes que las afectan. Incluya la velocidad de accionamiento, el suministro de entrada, el estado del fluido y la ubicación del instrumento. Un problema de entrada puede variar con la temperatura del fluido o con el caudal total requerido. Un único resultado en vacío con el fluido caliente no permite determinar qué sucede en una carrera de flujo combinado con el fluido frío.

Enfoque rápido, luego trabajo débil.

La fase de aproximación puede parecer correcta, aunque la fase de trabajo no cumpla con la carga requerida. Localice el cambio en el caudal habitual y, una vez estabilizado, revise la presión y el movimiento del cilindro. Un cambio previsto a la sección más pequeña indica que se ha producido una variación en el caudal. La presión y el movimiento subsiguientes le indicarán si la máquina realiza un trabajo útil.

En una orden de trabajo de ejemplo, la velocidad del eje se mantiene constante y la presión de trabajo está disponible, pero la velocidad del pistón medida cae por debajo de la estimación de caudal en el extremo de la tapa. Confirme que el medidor cubre la cámara activa. Luego, verifique el estado de la válvula y la presión del vástago, y utilice el método aprobado para investigar fugas, derivaciones o resistencia mecánica. Un medidor aguas arriba de la válvula deja esas ramificaciones sin resolver.

Si la presión se mantiene por debajo del requisito de carga mientras se confirma que la vía de alivio permite el paso del aceite, verifique la carga real y el comportamiento especificado del alivio. Asigne un reemplazo de bomba solo cuando la evidencia del componente y el ensamblaje requerido justifiquen la orden.

Cuando el vehículo disminuye la velocidad o se detiene

Coloque el cursor sobre el aumento de presión y lea el canal de velocidad del eje. Si el motor disminuye la velocidad antes de que se descargue la sección grande, verifique la demanda de accionamiento durante ese intervalo. La inspección del acoplamiento y del accionamiento se realiza después del procedimiento de la máquina. Esta secuencia ayuda a diferenciar una transición tardía de un accionamiento que no puede mantener su velocidad.

Registre la recuperación en el registro. Este puede mostrar una caída al inicio, un movimiento estable o paradas repetidas. Anote la duración de la caída y qué restablece el movimiento. Una lectura máxima por sí sola no permite distinguir estos valores.

Desplazamiento repetido de una carga

Para conmutaciones repetidas, conserve las porciones ascendentes y descendentes del registro de presión. En cada cambio de caudal, registre el estado de la válvula y la posición del pistón. Compare las condiciones de descarga y recuperación observadas con las definiciones de la unidad seleccionada. Recopile datos de las ejecuciones repetidas únicamente bajo el régimen de servicio aprobado.

Las oscilaciones de presión y caudal también pueden reflejar variaciones en el accionamiento. Coloque la gráfica de velocidad junto a la de presión. Si el retorno previsto al caudal combinado aumenta la demanda, un accionamiento marginal puede ralentizarse y modificar nuevamente el comportamiento de la presión. Esta es una hipótesis que debe contrastarse con el orden temporal. La máquina real podría tener una ruta de retroalimentación de presión diferente, por lo que conviene consultar el esquema y los límites de prueba aprobados.

Registre la magnitud de la afectación en la carrera. Un cambio repetido al contacto inicial y otro cambio repetido durante el trabajo constante implican condiciones diferentes para su reproducción. Un informe adecuado podría indicar: «tres transiciones observadas en la primera parte del contacto, con movimiento estable posteriormente», y adjuntar la información sobre el tiempo y la carga. Este patrón proporciona una base más sólida para la revisión que las «búsquedas de bombeo».

Hacer comparables los resultados en frío y en caliente.

En el arranque en frío, revise la trayectoria de entrada y las pérdidas de presión al caudal combinado requerido. En funcionamiento a temperatura más alta, observe si hay un cambio en el caudal suministrado en el mismo punto de carga. Verifique ambas temperaturas con respecto a los límites de la máquina y del fluido antes de compararlas.

Empareja la misma fase y dirección con una velocidad y carga de eje comparables. Si la primera fila corresponde a la aproximación en frío y la segunda a la operación en caliente, consérvelas como dos observaciones operativas. Un segundo registro de aproximación o de operación proporciona la comparación que falta.

Utilice los datos de la bomba para conocer las condiciones de la etapa y el manual del equipo para el acceso, la liberación de presión y el mantenimiento. El manual Champion 201549 incluye un ejemplo de instrucciones de operación y solución de problemas específico para la máquina.

Asigne la siguiente comprobación del rastreo.

Dirija el caso según la evidencia faltante. Envíe al revisor de la bomba una discrepancia a velocidad, presión y etapa conocidas. Envíe al revisor de la máquina una caída medida entre la salida y el actuador o un problema de secuencia. Envíe al líder de prueba ubicaciones o sincronización de sensores inciertas.

Cuando solo se disponga del valor máximo del medidor, envíe esa observación con su ubicación y pregunte qué medición de flujo o movimiento permitiría distinguir los estados sospechosos.

Si la etapa cambia según lo indicado, pero la diferencia de presión entre la salida de la bomba y el actuador es mayor de lo esperado bajo carga, verifique la pérdida de presión a través del circuito hidráulico en esa condición de funcionamiento.

Construye la solicitud de reemplazo en torno a dos puntos de trabajo.

Comience con el código completo de la bomba y la identificación de la máquina. Registre ambos estados de entrega previstos con caudal, presión, velocidad del eje y estado del aceite. Marque las disposiciones de descarga anteriores y propuestas e identifique la condición bajo la cual el flujo combinado debe regresar. Incluya el plano de la máquina para el alivio y las rutas de retorno o derivación correspondientes. Adjunte el registro observado si el pedido se realiza tras una reclamación.

Luego, compare las interfaces. Registre la rotación según la convención de visualización del dibujo, la brida, el eje y el acoplamiento, las conexiones de entrada y salida, la holgura de instalación y la disposición correcta del soporte. Confirme las condiciones nominales de entrada y velocidad para la configuración. En una entrada común, el flujo de aproximación puede ejercer la mayor demanda sobre la ruta de suministro. La disposición de la manguera y el puerto debe cumplir con los requisitos aplicables en esa fase, así como durante la carrera más lenta.

Al realizar la compra, tenga en cuenta la diferencia entre un modelo aprobado, un candidato ofrecido y uno desconocido. Un catálogo que solo proporciona un valor nominal de alto caudal deja sin resolver aspectos como el funcionamiento, el comportamiento de descarga y la configuración aplicable. Solicite documentos que vinculen estos detalles con la pieza exacta ofrecida. Comparar únicamente el caudal nominal puede permitir seleccionar una bomba que se ajuste a la brida, pero que produzca un tiempo de carrera o una carga de accionamiento diferentes.

Utilice los dos puntos de trabajo mencionados anteriormente para seleccionar las bombas hidráulicas BLINCE más adecuadas. Incluya el registro de la máquina al solicitar una revisión de la aplicación para que BLINCE pueda identificar la configuración exacta y los datos de respaldo para esa función.

Preguntas sobre una transición en dos etapas

¿La fase más lenta siempre corresponde a la etapa de alta presión?

Localice el primer movimiento lento en el registro. La descarga normal puede reducir el flujo común a medida que aumenta la carga y dejar el pistón moviéndose bajo presión. Si el movimiento ya era lento al acercarse, revise ese estado anterior. Si la velocidad del eje disminuyó primero, determine la condición de accionamiento.

¿Puedo identificar la descarga solo por el sonido?

Mantenga el sonido como una observación cronometrada. Combínelo con el flujo y la presión de salida habituales en puntos definidos, además de la velocidad del eje y el movimiento del cilindro. El sonido puede ayudar a localizar un evento en una grabación. La evidencia del circuito establece la función del evento.

¿Determina la velocidad de prensado el mayor flujo de catálogos?

Utilice el caudal disponible en la cámara activa durante la fase de prensado. Calcule el área efectiva del pistón y verifique las condiciones y pérdidas reales. En una configuración documentada de alta y baja presión, el caudal de menor sección suele ser el que determina esa parte de la carrera. El caudal nominal combinado corresponde a un estado diferente.

¿Cuál es el documento útil más breve que se debe enviar con una consulta de servicio?

Adjunte los identificadores de la bomba y la máquina, el punto donde comienza la queja y las lecturas en ese punto. Muestre las ubicaciones de presión y caudal en el esquema, e indique la velocidad de accionamiento, la temperatura del aceite y la dirección de la válvula. Mantenga visibles los espacios en blanco en el informe.