FUNCIONAMIENTO DEL REGULADOR DE VELOCIDAD
Para explicar mejor el funcionamiento de un sistema regulador vamos a recurrir a un ejemplo, una central hidroeléctrica. Ésta se esquematiza convenientemente en la siguiente figura (Figura 1) resaltando las partes importantes del sistema regulador.
Todo sistema de control debe contar con un sensor y un sistema actuador. En el caso que estudiamos el sensor es un péndulo taquimétrico (o péndulo de Watt), que traduce un cambio en la velocidad de rotación en un movimiento sobre la palanca de unión AGM (que también opera como realimentador).
Péndulo taquimétrico:
Como se muestra en la Figura 1 el mecanismo de funcionamiento de este mecanismo es simple, las dos masas m giran con la máquina (directamente o con reducción) unidas a unos anillos a través de barras fijas. Al girar por fuerza centrífuga tienden a abrir el mecanismo y esto es compensado por el resorte central. La variación de longitud del resorte produce un movimiento sobre los anillos móviles actuando sobre la barra de unión, que luego accionará al sistema actuador.
Hoy en día este sistema mecánico está en desuso y está siendo reemplazado por sensores electromecánicos y su electrónica asociada. Esto lo mostraremos luego con el modelo en bloque de un regulador.
Amplificador hidráulico:
Comprende el distribuidor o válvula piloto y el pistón principal (servomotor hidráulico). La válvula piloto cuenta con dos pistones con movimiento ligado a la variación de velocidad por el brazo de palanca L1. En caso de producirse un descenso de los pistones S1 y S2 (aumento del consumo), por el canal b el aceite a alta presión proporcionado por la bomba producirá una diferencia de presión en el pistón S3 moviéndolo hacia arriba produciendo la apertura de la válvula V que controla el caudal de agua. Debido a que la válvula piloto funciona en forma diferencial con pequeños desplazamientos de el equilibrio, la potencia requerida para su movimiento es baja comparada con la otorgada luego al pistón principal. Por esto se lo llama al sistema entero amplificador hidráulico.
Palanca de unión:
La representa en la Figura 1 la varilla AGM y su función es producir el desplazamiento de la válvula piloto. La parte AG proporciona una realimentación para el pistón principal. Supongamos que la posición de equilibrio era AGM, en caso de aumento de consumo la velocidad del grupo disminuye y los anillos deslizantes descienden de la posición M a M’. Esto produce la apertura del canal b de la válvula piloto a través del brazo GD (se mueve a G’), esto se traduce finalmente en un mayor caudal de agua hasta que cesa el decaimiento de velocidad (equilibro la potencia mecánica con el consumo). El punto A se mueve junto con la apertura de la válvula V hasta A’ esto produce que el vástago GD sube de nuevo hasta G. Las fases sucesivas de equilibrio de la palanca son AGM – AG’M’ – A’GM’.
Motor de control de potencia:
Este motor es el encargado de realizar la regulación secundaria, manteniendo la frecuencia de generación constante.
Básicamente este motor actúa sobre el tornillo cambiando la posición del punto A de la varilla hasta alcanzar la velocidad deseada de funcionamiento. Suponiendo que el equilibrio de la regulación primaria lo obtuvimos en la posición A’GM’, el motor devuelve el punto A’ al A con el consecuente aumento de caudal por lo cual la velocidad aumenta hasta el punto deseado siendo el nuevo equilibrio la posición AGM (la varilla pasa por un equilibrio intermedio en A’G’’M).
Para explicar mejor el funcionamiento de un sistema regulador vamos a recurrir a un ejemplo, una central hidroeléctrica. Ésta se esquematiza convenientemente en la siguiente figura (Figura 1) resaltando las partes importantes del sistema regulador.
Todo sistema de control debe contar con un sensor y un sistema actuador. En el caso que estudiamos el sensor es un péndulo taquimétrico (o péndulo de Watt), que traduce un cambio en la velocidad de rotación en un movimiento sobre la palanca de unión AGM (que también opera como realimentador).
Péndulo taquimétrico:
Como se muestra en la Figura 1 el mecanismo de funcionamiento de este mecanismo es simple, las dos masas m giran con la máquina (directamente o con reducción) unidas a unos anillos a través de barras fijas. Al girar por fuerza centrífuga tienden a abrir el mecanismo y esto es compensado por el resorte central. La variación de longitud del resorte produce un movimiento sobre los anillos móviles actuando sobre la barra de unión, que luego accionará al sistema actuador.
Hoy en día este sistema mecánico está en desuso y está siendo reemplazado por sensores electromecánicos y su electrónica asociada. Esto lo mostraremos luego con el modelo en bloque de un regulador.
Amplificador hidráulico:
Comprende el distribuidor o válvula piloto y el pistón principal (servomotor hidráulico). La válvula piloto cuenta con dos pistones con movimiento ligado a la variación de velocidad por el brazo de palanca L1. En caso de producirse un descenso de los pistones S1 y S2 (aumento del consumo), por el canal b el aceite a alta presión proporcionado por la bomba producirá una diferencia de presión en el pistón S3 moviéndolo hacia arriba produciendo la apertura de la válvula V que controla el caudal de agua. Debido a que la válvula piloto funciona en forma diferencial con pequeños desplazamientos de el equilibrio, la potencia requerida para su movimiento es baja comparada con la otorgada luego al pistón principal. Por esto se lo llama al sistema entero amplificador hidráulico.
Palanca de unión:
La representa en la Figura 1 la varilla AGM y su función es producir el desplazamiento de la válvula piloto. La parte AG proporciona una realimentación para el pistón principal. Supongamos que la posición de equilibrio era AGM, en caso de aumento de consumo la velocidad del grupo disminuye y los anillos deslizantes descienden de la posición M a M’. Esto produce la apertura del canal b de la válvula piloto a través del brazo GD (se mueve a G’), esto se traduce finalmente en un mayor caudal de agua hasta que cesa el decaimiento de velocidad (equilibro la potencia mecánica con el consumo). El punto A se mueve junto con la apertura de la válvula V hasta A’ esto produce que el vástago GD sube de nuevo hasta G. Las fases sucesivas de equilibrio de la palanca son AGM – AG’M’ – A’GM’.
Motor de control de potencia:
Este motor es el encargado de realizar la regulación secundaria, manteniendo la frecuencia de generación constante.
Básicamente este motor actúa sobre el tornillo cambiando la posición del punto A de la varilla hasta alcanzar la velocidad deseada de funcionamiento. Suponiendo que el equilibrio de la regulación primaria lo obtuvimos en la posición A’GM’, el motor devuelve el punto A’ al A con el consecuente aumento de caudal por lo cual la velocidad aumenta hasta el punto deseado siendo el nuevo equilibrio la posición AGM (la varilla pasa por un equilibrio intermedio en A’G’’M).
Regulación:
Para mantener constante la velocidad de la turbina, el caudal inyectado tiene que adaptarse en cada instante al valor de la carga, por lo que la posición del inyector tiene que ajustarse mediante un regulador que actúa según la velocidad de la turbina y en el caso más general, en forma automática, Fig. 11.
Si se supone que la turbina se ha acelerado, el regulador 7 levantará la válvula 1 y el aceite a presión entrará en el cilindro grande haciendo bajar el émbolo 8, con lo que la palanca 2 bajará y el deflector 6 cortará al chorro desviando una parte del mismo.
El punzón 5 que estaba retenido por la palanca 2 no avanza solidariamente con ésta, debido al huelgo de la hendidura 3, sino que es empujado lentamente por el agua a presión que pasa por un orificio estrecho, señalado en la figura y que actúa sobre el émbolo 4.
El punzón en su avance llega a encontrarse con el tope inferior de la hendidura 3 que le impide seguir cerrando la salida del inyector. Si sobreviene una carga brusca, el émbolo 8 actuará en sentido contrario, tirando rápidamente de la aguja 5 hacia atrás y llevando, simultáneamente, el deflector a su posición primitiva.
Cuando se utilizan grandes caudales de agua y se emplee un solo inyector, las cazoletas resultan muy grandes y pesadas; también se encuentra el inconveniente de que toda la fuerza tangencial se ejerce en un solo punto de la rueda, lo que representa un desequilibrio dinámico.
En consecuencia conviene hacer el montaje de dos o mas inyectores cuando el caudal lo requiera, por lo que las cazoletas estarán menos cargadas y, por lo tanto, serán más pequeñas.
El par motor se distribuye más uniformemente sobre la periferia de la rueda, aumenta el número específico de revoluciones en z y a igualdad de diámetro del rodete, la turbina adquiere una velocidad angular mayor.
No entendí
ResponderEliminarSoy famoso :v \(•-•)/
ResponderEliminar