Cuando necesitas separar una línea hidráulica en dos o más líneas idénticas de flujo, una tee o verias tee pueden ser la primer opción. Sin embargo, si la resistencia en todas las ramificaciones no es igual, el flujo puede variar grandemente en cada camino. Recordemos que el fluido tiende a fluir más por el camino con menor resistencia. Añadiendo controles de flujo en las salidas de las tee pueden hacer posible el cambio en la resistencia y equilibrar el flujo en cada ramificación, pero, a medida que la máquina opera, la resistencia cambia y se necesitarán modificaciones constantes en el flujo. Un divisor de flujo proporcional de presión compensada puede separar el flujo igualmente, desigua, y en más de dos caminos. Ejemplo de aplicación, el levante
Podemos mencionar algunas ventajas de los divisores de flujo:
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Sólo una bomba es requerida. Esto es particularmente ventajoso en el tema de ahorro de espacio y reducción de costos.
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Cada rama es aislada de la otra: cambios de carga en una rama no afectará la presión o flujo en la otra rama.
Dos métodos generales son usados para dividir el flujo de aceite. Un método usa un carrete deslizante; el otro método usa una construcción rotatoria, y opera similar a dos bombas hidráulicas de engranes, con las flechas acopladas. Las dos secciones de engranes regulan cantidad proporcional de flujo de aceite a cada salida. En este artículo nos compete el divisor de flujo proporcional proporcional de presión compensada tipo carrete.
Los divisores de flujo proporcionales separan el aceite a través de orificios de dimensiones fijas, pero con una característica de que el carrete es de presión compensada. Esta característica de presión compensada, asegura un flujo prácticamente igual a través de los orificios, a pesar de que la presión de la entrada y/o la salida fluctúe.
En la imagen anterior podemos ver 3 símbolos distintos para representar los divisores de flujo proporcionales de presión compensada:
A) Divisor de flujo unidireccional compensado de 1 (100%) a 2 (50%) y 3 (50%). Esto quiere decir que no permite flujo en direccional reversa, de 2 y 3 a 1. Si, de todos modos, se utilizara para una situación reversa, por ejemplo, en el regreso de dos cilindros hidráulicos, al bajar, alguno de ellos se quedaría detenido, mientras el otro baja.
B) Divisor de flujo bidireccional con regreso no proporcional, de 1 (100%) a 2 (50%) y 3 (50%) compensado. Este divisor funciona de la misma manera que el A), cuando se quiere sincronizar de 1 a 2 y 3, pero con una característica adicional que se puede usar en dirección reversa, de 2 y 3 a 1; sin embargo, este regreso no sería proporcional, ya que el flujo pasaría por las válvulas check. El regreso de dos cilindros hidráulicos, por ejemplo, no sería proporcional y no habría sincronización asegurada. Esta válvula no es combinadora.
C) Divisor de flujo y combinador compensado. Este divisor de flujo permite el flujo en ambas direcciones, de 1 (100%) a 2 (50%) y 3 (50%), y de 2 (50%) y 3 (50%) a 1 (100%), siendo proporcionales ambas direcciones. Con esta válvula podemos hacer proporcional la salida de dos cilindros hidráulicos, al igual que su regreso. Esta es la válvula más completa de las tres mencionadas.
Una desventaja de las válvulas divisoras tipo carrete, es que no pueden sincronizar más de dos salidas, en una sola válvula. Lo que se hace en estos casos, como se ve en el símbolo anterior, es poner una válvula divisora en cada salida, en 2 y 3. De esta manera podremos tener 4 salidas sincronizadas, pero con la ayuda de tres válvulas divisoras. Por ejemplo, si tenemos una entrada de 10 gpm, por 2 y 3 de la primer válvula, saldrían 5 gpm por cada una, y 2.5 gpm por cada salida de las válvulas secundarías; los cuatro cilindros recibirían 2.5 gpm cada uno, de los 10 gpm que entrega la bomba.
Aplicaciones
Circuitos independientes
El color rojo indica la presión del sistema; el verde es la succión; el azul es el desfogue del aceite a tanque; el amarillo indica que la bobina de la válvula direccional fue energizada.
En la imagen anterior podemos ver la aplicación de una válvula divisora/combinadora de flujo proporcional de presión compensada, en la que nos brinda la oportunidad de aislar. Como se mencionó anteriormente, en las ventajas de estas válvulas, es que se pueden aislar dos circuitos hidráulicos con presiones distintas. La válvula va a sensar la presión más alta y permitirá que la bomba trabaje a esa presión. Podemos ver en la imagen que la válvula de alivio principal está ajustada a 2500 psi, mientras que un circuito es a 1000 psi, y el otro a 2000 psi. Al energizar una bobina de una válvula de un circuito independiente, se registrará un incremento de presión, mientras que en el otro circuito no habrá variaciones en presión. Como en la imagen se aprecia, es importante que cada circuito independiente tenga su válvula de alivio integrada. Se recomienda que ambos circuitos funcionen al mismo tiempo, ya que, de no ser así, habrá mucha caída de presión de desde la toma principal a uno de los circuitos, por ende, mucha generación de calor. En la imagen se tiene un ajuste de 2000 psi en un circuito, mientras que en el otro es de 1000 psi, lo cual exagerado por fines educativos. Es mejor usar una válvula divisora tipo carrete en circuitos donde ambas salidas trabajaran en una presión muy cercana o igual. Mientras mayor sea la variación de presión, más grande será la energía gastada, expresada en calor, usando una válvula divisora tipo carrete. Cuando las presiones en las salidas varían, continuamente, por más de 300 a 500 psi, es mejor usar un divisor de flujo tipo engranes.
Sincronización de cilindros
El color rojo indica la presión del sistema; el verde es la succión; el azul es el desfogue del aceite a tanque; el amarillo indica que la bobina de la válvula direccional fue energizada.
Una de las aplicaciones principales es la de sincronizar el movimiento de actuadores hidráulicos. Se puede tener un circuito en que se desee que dos motores hidráulicos o cilindros hidráulicos se muevan al mismo tiempo y a la misma velocidad, con el mínimo margen de error en esto. Para esta aplicación, podemos utilizar un divisor de flujo. En la imagen anterior podemos observar, en el diagrama izquierdo, cómo se tiene conectado ambos puertos de salida de un divisor de flujo a los puertos de entrada traseros de dos cilindros hidráulicos, los cuales se pretende mover al mismo tiempo. Al momento de energizar la bobina, en la imagen derecha, podemos ver que el aceite es dividido en 50% y 50%, a las salidas 2 y 3. Este divisor de flujo sensará las cargas que sufran cualquiera de los dos cilindros, y se compensará para mover ambos actuadores al mismo tiempo.
