Propuesta de una metodología para evaluar la eficiencia de válvulas hidráulicas proporcionales

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Facultad de Ingeniería

Carrera de Ingeniería Mecatrónica

TRABAJO DE INVESTIGACIÓN PARA OPTAR POR EL GRADO ACADÉMICO DE BACHILLER EN INGENIERÍA MECATRÓNICA

Propuesta de una metodología para evaluar la eficiencia de válvulas hidráulicas proporcionales

Autores

Alvarez Alcantara, Franklin Saul (141387)

Arias Salcedo, Jeanpierre Jesus (1320892)

Docentes

Sotomayor Beltran,Carlos Alberto

Portillo Mendoza, Pedro Miguel

Lima, Perú

Mayo - 2022

Índice General

Resumen         1

1.        Problema de investigación        2

2.        Objetivo general y específicos        2

3.        Revisión de la literatura actual        3

4.        Marco Teórico        3

5.        Metodología de la investigación        6

6.        Bibliografía        8

Resumen

En diversas industrias, como minería, energía, papel, manufactura, petróleo, gas, construcción, agricultura, alimentos y otros, en diferentes tipos de equipos fijos o móviles donde se requiera manipular cargas del tipo lineal o torsional, encontramos maquinaria con sistemas hidráulicos debido a practicidad para convertir la energía hidráulica en energía mecánica/eléctrica y viceversa y su gran densidad de potencia comparado con otras tecnologías como la eléctrica o motores de combustión interna. Estos sistemas hidráulicos han ido evolucionando con el tiempo involucrando tecnologías de control para conseguir movimientos más precisos y exactos que comandan circuitos amplificadores que actúan directamente sobre bobinas del tipo proporcional las cuales son controladas con rangos de corriente para obtener infinitas posiciones de las denominadas válvulas proporcionales.

La presente investigación pretende ayudar a los ingenieros y técnicos en sus labores de mantenimiento del tipo preventivo, predictivo y descarte de fallas en el lugar de trabajo del equipo ya sea en operación o de modo individual con instrumentos de medición y equipos portátiles para labores de campo ya que en la actualidad no existen muchos centros autorizados de mantenimiento y reparación de válvulas proporcionales.

1. Problema de investigación 

¿Cómo determinar el nivel de eficiencia de las válvulas proporcionales aplicadas en sistemas hidráulicos de maquinaria industrial, cuando el equipo está operando y con un equipo portátil de evaluación de modo preventivo, predictivo y descarte de fallas?

1. Objetivo general y específicos 

2.1. Objetivo general

Proponer una metodología con herramientas y equipos portátiles para evaluar el funcionamiento y la eficiencia de válvulas hidráulicas proporcionales aplicadas en maquinaria industrial para realizar labores de mantenimiento preventivo, predictivo y descarte de fallas en campo.

2.2. Objetivos específicos 

1.        Identificar los principales tipos de válvulas proporcionales aplicadas en máquinas de inyección de plástico.

2.        Determinar las variables a medir y los rangos de operación de las válvulas proporciones para seleccionar los instrumentos a utilizar.

3.        Realizar pruebas de funcionamiento y medición de parámetros de válvulas proporcionales en máquinas de inyección de plástico.

4.        Determinar el grado de eficiencia de las válvulas proporcionales basado en sus parámetros de funcionamiento.

1. Revisión de la literatura actual 

3.1 Introducción

Los sistemas hidráulicos están presentes en todos los proyectos de gran envergadura como, por ejemplo; generación de energía eléctrica, minería, petróleo, manufactura, construcción y muchos otros, gracias a la densidad de potencia y a la facilidad para trasladar la energía y convertirla en trabajo efectivo ya sea accionando un motor y/o un cilindro hidráulico.

Está investigación busca proponer un método practico para evaluar válvulas proporcionales en campo, lugar de operación del equipo hidráulicos, o un taller, centro de evaluación y reparación de componentes hidráulicos para maquinaria industrial o móvil, para verificar el funcionamiento, descarte de fallas y la eficiencia de las válvulas proporciónales de uso industrial en sistemas hidráulicos de maquinaria móvil o estacionaria, con esto en mente, se quiere investigar las tecnologías actuales que utilizan estas válvulas de los principales fabricantes de válvulas proporcionales, el principio de funcionamiento, regulación de parámetros de funcionamiento descarte de la parte mecánica, electrónica y magnética, es decir, se quiere lograr proponer una metodología de evaluación de funcionamiento y eficiencia de las válvulas hidráulicas proporcionales, para lograrlo.

En total se encontraron 10 documentos relacionados con el tema de investigación. Estos textos pueden ser agrupados, con base en las características de cada documento, según las siguientes tres temáticas (A) data técnica de fabricantes de válvulas proporcionales,

(B) control de válvulas proporcionales y (C) mejoras de válvulas proporcionales basado en el principio de funcionamiento.

3.2 Desarrollo

(A) Data técnica de fabricantes de válvulas proporcionales:

Las válvulas actuales son de control digital, para entender este concepto partimos del principio de funcionamiento el cual es el siguiente: una válvula proporcional tiene la característica de controlar infinitas posiciones de spool, componente que direcciona y/o restringe el fluido hidráulico para lograr un control posición o fuerza, este accionamiento del spool de logra con comando hidráulico o fuerza magnética aplicada directamente al núcleo de la bobina el cual mueve el spool, la fuerza magnética cambia de posición el spool, la generación de este campo magnético se logra mayormente controlando la corriente que ingresa a la bobina de la válvula proporcional, el control de esta corriente anteriormente de conseguía con circuitos analógicos, sin embargo, actualmente la mayoría de fabricantes producen circuitos amplificadores con este control es digital, es decir donde sus parámetros de funcionamiento se regulan por software ya no directamente sobre el circuito amplificador.

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