Acoplamiento hidráulico de llenado constante con control por

Acoplamiento hidráulico de llenado
constante con control por válvulas
– Tipos TV…F…
Acoplamientos hidráulicos con control por válvulas Voith Turbo:
poniendo tracción en la cadena
Debido a las duras condiciones de operación bajo tierra, las impulsiones de los pánzer deben ser
extremadamente robustas y fiables. Por este motivo, para esta dura tarea, se escogen normalmente motores de jaula de ardilla con un par de vuelco grande. Estos motores presentan a menudo curvas de velocidad-par que al combinarse con caídas de tensión pueden cortar a la curva
de carga del pánzer (par mínimo de aceleración), dándose una circunstancia que no produciría
un par suficiente para arrancar un transportador cargado.
Para arrancar un transportador cargado o sobrecargado, se necesita a menudo que el par sea
superior al par nominal. Esto quiere decir que una impulsión de pánzer conectada directamente
(motor a reductor) tendrá una capacidad limitada para arrancar un pánzer cargado. Tampoco se
pueden descartar las caídas de tensión en los sistemas subterráneos de suministro de energía y
éstos pueden reducir la característica de par del motor y empeorar el comportamiento de arranque. Los acoplamientos hidráulicos de Voith con una función de válvulas integral compensan
estos efectos negativos y permiten que el motor y el transportador arranquen de forma fiable.
Los acoplamientos hidráulicos de Voith, con control por
válvulas dependiente de la velocidad, han demostrado
sus ventajas en aplicaciones en la minería durante
varias décadas:
1
3
2
operan de modo fiable en impulsiones de
pánzer y transportadores repartidores
5
4
7
6
8
1 Cámara de retardo
2 Boquilla
3 Válvula de fuerza
centrífuga
4 Apoyo de la válvula
5 Rueda de bomba
6 Circuito de trabajo
7 Rueda de turbina
8 Cámara anular
Modelo 3D, acoplamiento TVVFS
2
Acoplamiento TWVF en una
carcasa de farol túnel
El concepto de impulsión de Voith
Las propiedades hidrodinámicas y de diseño de los acoplamientos hidráulicos con control por válvulas están optimizadas para
las condiciones de uso en los transportadores blindados (pánzer) y en los transportadores repartidores. En conjunción con
motores de jaula de ardilla, constituyen un robusto sistema de
tracción que es extremadamente fiable y protege todos los
componentes de tracción, en especial la cadena.
Características de los acoplamientos hidráulicos
con control por válvulas (tipos TVF, TVVF, TVVFS)
Hidrodinámica
Sistema hidrodinámico de transmisión de
potencia basado en el principio de Föttinger. Un
flujo giratorio de fluido genera la transmisión de
par entre las piezas móviles de entrada y salida.
Ventajas
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■
■
■
■
■
■
■
Control por
válvulas
Diseño
Las válvulas centrífugas controlan el llenado
y vaciado del circuito de trabajo y, por ello, el
comportamiento de la transmisión de par del
acoplamiento de forma independiente de la
velocidad de impulsión dentro del acoplamiento.
■
Diseño compacto y simple
■
■
■
■
Fluido de
operación
Elimina carga del motor de impulsión en caso de caídas de
tensión, con lo que se consiguen velocidades del motor por
debajo del par de vuelco.
Utilización del par de vuelco del motor tras la aceleración
No se necesita equipo externo de regulación y control
Se necesita poco espacio
Servicio fácil de realizar
Dependiendo del tipo de acoplamiento se
dispone de amplias cámaras para el fluido de
operación con su correspondiente capacidad
calorífica adicional.
■
Componentes con rotación simétrica
■
Rotación en los sentidos horario y anti-horario con las
mismas propiedades
Versiones disponibles para aceite,
agua y fluidos HFD
■
Respetuoso con el medio ambiente
Cumple las exigencias oficiales
Disponible en comercios en todo el mundo
■
■
■
Homologaciones
Transmisión de potencia con un desgaste prácticamente nulo
Aceleración del motor sin carga
Aumento suave del par de arranque
Amortiguación de vibraciones torsionales y golpes en la cadena
de impulsión
Reparto automático de carga en impulsiones con varios motores
Concepto de impulsión robusto y fiable con motores de jaula de
ardilla
Protección de todos los componentes de impulsión, en especial
de la cadena
Alta eficiencia
Homologaciones para la minería obtenidas en
numerosos países
■
Alta frecuencia de arranque
Arranque contra altos pares de resistencia
Componentes de impulsión certificados que cumplen las
disposiciones locales de minería
3
Nuestro control por válvulas –
una idea inteligente
En un acoplamiento hidráulico, el par se transmite según el principio de
la hidrodinámica usando dos ruedas alabeadas (la rueda de bomba y la
de turbina): la rueda de bomba está conectada al impulsor primario y
la rueda de turbina a la máquina propulsada. La potencia mecánica
se transmite de la rueda de bomba a la rueda de turbina gracias a un
flujo giratorio del fluido. El comportamiento de la transmisión de par
del acoplamiento se puede adaptar a las necesidades de la tracción
de varias maneras empleando cámaras adicionales para controlar el
llenado y vaciado del circuito de trabajo.
1
1. Parada
2
2. Aceleración del motor (tensión completa
frente a tensión reducida)
■
■
El fluido de operación está situado en la sección inferior del acoplamiento hidráulico.
Los niveles de fluido en la cámara de retardo y
el circuito de trabajo son idénticos.
■
■
■
4
Hasta una “velocidad de conmutación” determinada, las válvulas de fuerza centrífuga entre
el circuito de trabajo y la cámara de retardo
están abiertas.
El fluido de operación circula a través de las
válvulas del circuito de trabajo a la cámara de
retardo.
Con ello el acoplamiento transmite un par más
bajo y el motor de impulsión acelera con una
carga reducida.
3
4
3. Aceleración de la máquina propulsada
■
■
■
Una vez que se ha superado la “velocidad de
conmutación”, se cierran las válvulas de fuerza
centrífuga.
El fluido de operación circula de la cámara de
retardo al circuito de trabajo a través de las
boquillas.
El par que se puede transmitir aumenta hasta
el par de arranque y se acelera la máquina
propulsada.
4. Operación nominal
■
■
Casi todo el fluido de operación se encuentra
en el circuito de trabajo.
El acoplamiento ha alcanzado su máxima
capacidad de transmisión (deslizamiento
nominal 2 – 3%).
5
Arranque o sobrecarga –
los acoplamientos TV…F… son adaptables
Si hay una caída de tensión en el sistema de suministro eléctrico, se
reduce el par del motor. Esto tiene un efecto especialmente adverso
durante el proceso de arranque. Sin un acoplamiento Voith con control por válvulas, el consumo de energía y el par disponible empeoran
de forma notable. En muchas ocasiones ni siquiera es posible arrancar el transportador.
Esto produce un sobrecalentamiento térmico del motor y/o del acoplamiento.
A
2,5
Curva característica
original del motor
Curva característica del
motor con un 15% de
caída de tensión
Par máximo con un
deslizamiento del 100%
Operación cíclica
Pares de arranque con un
deslizamiento del 100%
2,0
1,5
T
TN
1,0
VF
T
VF
TV FS
TVV
0,5
0
0
n1
nSyn
nV1 nV2 1,0
T
TN
n1
nSyn
nV1, nV2
A
Par del motor
Par nominal del motor
Velocidad de entrada
Velocidad síncrona
Velocidades de conmutación de las válvulas
Acoplamiento sin control
por válvulas
5
Función de válvula con comportamiento de histéresis
5. Sobrecarga del motor
■
■
■
Las sobrecargas del motor, resultado de caídas de tensión o de una carga excesiva, provocarán que la velocidad del motor se reduzca
por debajo del punto de velocidad del par de
vuelco. Las válvulas de fuerza centrífuga reaccionan ante este hecho y se abren cuando se
alcanza una velocidad de conmutación definida (nV2).
El fluido de operación vuelve del circuito de
operación a la cámara de retardo y se reduce
el par que el acoplamiento puede transmitir.
Se reduce la carga sobre el motor y éste vuelve a acelerar hasta su máxima velocidad.
■
■
■
Cuando se alcanza la velocidad de conmutación (nV1), se cierran las válvulas centrífugas.
El fluido de operación circula desde la cámara
de retardo al circuito de trabajo a través de las
boquillas y aumenta el par transmisible.
Esta operación cíclica se repite hasta que el
transportador vuelve a arrancar una vez que se
ha estabilizado la tensión o responde un fusible térmico del sistema.
6
El acoplamiento óptimo
para cada accionamiento
Los factores críticos en el diseño de un acoplamiento fluido son la potencia y
la velocidad del motor de impulsión. Otros factores incluyen: la frecuencia de
arranque, el par máximo transmisible y la generación dependiente del tiempo
del par de arranque. A la hora de seleccionar el acoplamiento hidráulico más
apropiado para una impulsión, puede confiar en la experiencia de décadas de
nuestros ingenieros de ventas. Estaremos encantados de asesorarle.
Descripción general: Acoplamientos TV…F… para impulsiones AFC
TVF
Tipo
650
TVF
Tamaño, diseño
Potencia estimada*
en kW
TVVFS
650
TUVF
650
TVVF
650
TUVVF
650
TUVVFS
750
TVVFS
a 1.500 rpm
380
380
400
400
485
630
a 1 800 rpm
450
450
485
485
600
750
7.250
9.500
7.800
10.200
10.200
12.500
Par máximo transmisible en Nm
Capacidad calorífica y reducción de carga
en el arranque del motor
Fluido de operación
TVVF
+
++
Aceite
Sí
Fluidos HFD
Sí
Agua
Material de piezas externas
+++
Posible
Silumin
Hierro
forjado
esferoidal
Silumin
Hierro
forjado
esferoidal
Hierro
forjado
esferoidal
Silumin
* Las especificaciones de potencia incluyen diferencias en la capacidad calorífica disponible cuando se arranca frente a un pánzer bloqueado.
7
Las impulsiones exigentes
requieren soluciones apropiadas
Los acoplamientos hidráulicos con control por válvulas no sólo se usan en
las impulsiones de pánzer. Su uso puede reportar ventajas en casi cualquier
sistema de impulsión electromotriz con sistemas de suministro de energía
media o baja. Otras aplicaciones típicas: Impulsiones que necesitan una reducción efectiva de la carga sobre el motor para procesos de arranque que
se repiten con frecuencia. Empleamos distintos perfiles de ruedas y válvulas
de conmutación y boquillas, adaptados para optimizar los acoplamientos
2000
1600
1200
800
600
400
315
250
200
160
110
75
55
37
30
22
18,5
11
7
2
50
40
30
20
15
10
42
48
56
2
0
100
5
4
3
2
1
0,37
0,5
400
600
800 1000
1500 2000
Velocidad de impulsión n1 [rpm ]
Diagrama de potencia con aceite mineral como fluido de
operación (consultar para potencias superiores)
8
3000
Potencia de impulsión estimada P1 [CV]
75
0
500
400
300
200
7,5
5,5
4
3
2,2
1,5
1,1
0,75
300
3600
3000
1500
1800
1200
2000
1500
1000
65
Potencia de impulsión estimada P1 [kW]
750
900
1000
TV…F… para las necesidades particulares de su aplicación.
Utilización óptima de la potencia del motor
empleando acoplamientos hidráulicos Voith en
un molino de impacto para la reducción de
tamaño de minerales.
El acoplamiento hidráulico 750 TVVF
en una cableadora que no se puede
arrancar de forma directa cuando se
usa un arrancador eléctrico suave para
limitar la electricidad del motor.
Molino, mezclador
■
■
■
■
La operación de molinos y mezcladores requiere con frecuencia un alto par de arranque.
Después de arrancar el motor sin carga se
debe alcanzar de forma rápida el par máximo
disponible.
Un acoplamiento TV…F… en la impulsión
cumple estas exigencias. Un vaciado parcial
del circuito de trabajo por las válvulas abiertas, reduce el par de arranque durante la aceleración del motor.
El rápido aumento posterior del par se alcanza
empleando las boquillas sobredimensionadas.
Planta de carga de puerto para carbón y
mineral en Vado Ligure (Italia) con distintas
velocidades de transporte.
Motores de dos velocidades
■
■
La velocidad de impulsión tiene un efecto importante en el comportamiento de la transmisión de un acoplamiento hidrodinámico. En los
motores de dos velocidades, el empleo de un
acoplamiento hidráulico en algunas aplicaciones es sólo posible con restricciones.
Unas válvulas de conmutación especiales en
los acoplamientos permiten que se pueda
adaptar el comportamiento de la transmisión
de forma eficaz a la velocidad correspondiente.
Combinación con arrancador suave
■
■
■
La combinación de un arrancador suave con
un acoplamiento TV…F… reduce el pico de
consumo de potencia dependiendo de la
carga.
El motor, alimentación eléctrica y mecanismos
de compensación se pueden diseñar con menores tamaños.
Se reduce el coste de las exigencias máximas
de potencia.
9
Cr 136 es, aik-SDL / WA, 05.2007, 1500. Medidas y diagramas no vinculantes. Se reserva el derecho a efectuar modificaciones.
Voith Turbo GmbH & Co. KG
Start-up Components
Voithstr. 1
74564 Crailsheim, Germany
Tel. +49 7951 32-409
Fax +49 7951 32-480
[email protected]
www.voithturbo.com/startup-components