(aplicaciones en Ingeniería
Industrial) Parte 2
- Válvulas de
asiento - Electroválvulas
(válvulas electromagnéticas) - Válvulas de
corredera - Mando por aplicación
bilateral de presión - Distribuidor de disco plano
giratorio - Caudal de
válvulas - Resumen
- Conclusiones
- Bibliografía y Sitios WEB
de interés para Ingenieros
Industriales
En estas válvulas, los empalmes se abren y
cierran por medio de bolas, discos, placas o conos. La
estanqueidad se asegura de una manera muy simple, generalmente
por juntas elásticas. Los elementos de desgaste son muy
pocos y, por tanto, estas válvulas tienen gran
duración. Son insensibles a la suciedad y muy
robustas.
La fuerza de
accionamiento es relativamente elevada, puesto que es necesario
vencer la resistencia del
muelle incorporado de reposicionamiento y la presión
del aire.
Válvulas de asiento
esférico
Estás válvulas son de concepción
muy simple y, por tanto, muy económicas. Se distinguen por
sus dimensiones muy pequeñas.
Un muelle mantiene apretada la bola contra el asiento;
el aire comprimido no puede fluir del empalme P hacia la
tubería de trabajo A. Al accionar el taqué, la bola
se separa del asiento. Es necesario vencer al efecto la
resistencia M muelle de reposicionamiento y la fuerza del aire
comprimido. Estas válvulas son distribuidoras 2/2, porque
tienen dos posiciones (abierta y cerrada) y dos orificios
activos (P y
A).
Con escape a través del taqué de
accionamiento, se utilizan también como válvulas
distribuidoras 3/2. El accionamiento puede ser manual o
mecánico.
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Válvulas de asiento plano
Las válvulas representadas en la figura 90 tienen
una junta simple que asegura la estanqueidad necesaria. El
tiempo de
respuesta es muy pequeño, puesto que un desplazamiento
corto determina un gran caudal de paso, También estas
válvulas son insensibles a la suciedad y tienen, por eso,
una duración muy larga.
Al accionar el taqué, en un margen breve se unen
los tres empalmes P, A y R. Como consecuencia, en movimientos
lentos una cantidad grande de aire comprimido escapa de P hacia
R, a la atmósfera, sin haber
rendido antes trabajo. Estas son válvulas que no tienen
escape exento de solapo.
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Las válvulas construidas según el
principio de disco individual tienen un escape sin solapo. No se
pierde aire cuando la conmutación tiene lugar de forma
lenta.
Al accionar el taqué se cierra primeramente el
conducto de escape de A hacia R, porque el taqué asienta
sobre el disco. Al seguir apretando, el disco se separa del
asiento, y el aire puede circular de P hacia A. El
reposicionamiento se realiza mediante un muelle.
Las válvulas distribuidoras 3/2 se utilizan para
mandos con cilindros de simple efecto o para el pilotaje de
servoelementos.
En el caso de una válvula abierta en reposo
(abierta de P hacia A), al accionar se cierra con un disco el
paso de P hacia A. Al seguir apretando, otro disco se levanta de
su asiento y abre el paso de A hacia R. El aire puede escapar
entonces por R. Al soltar el taqué, los muelles
reposicionan el émbolo con los discos estanqueizantes
hasta su posición inicial.
Las válvulas pueden accionarse manualmente o por
medio de elementos mecánicos, eléctricos o
neumáticos.
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Válvula distribuidora 3/2 (abierta en
posición de reposo)
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Una válvula 4/2 que trabaja según este
principio es una combinación de dos válvulas 3/2,
una de ellas cerrada en posición de reposo y la otra,
abierta en posición de reposo.
En la figura 94, los conductos de P hacia B y de A hacia
R están abiertos. Al accionar simultáneamente los
dos taqués se cierra el paso de P hacia B y de A hacia R.
Al seguir apretando los taqués contra los discos,
venciendo la fuerza de los muelles de reposicionamiento se abre
el paso de P hacia A y de B hacia R.
Esta válvula tiene un escape sin solapo y regresa
a su posición inicial por la fuerza de los muelles. Se
emplea para mandos de cilindros de doble efecto.
Válvula distribuidores 4/2
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Mando de un cilindro de doble efecto con una
válvula distribuidora 4/2 .
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Válvula distribuidora 3/2, de accionamiento
neumático (junta plana de disco).
Al aplicar aire comprimido al émbolo de mando a
graves de¡ empalme Z se desplaza el taqué de
válvula venciendo la fuerza de¡ muelle de
reposicionamiento. Se unen los conductos P y A. Cuando se pone a
escape el conducto de mando Z. el embolo de mando regresa a su
posición inicial por el efecto de¡ muelle montado.
El disco cierra el paso de P hacia A, El aire de salida de¡
conducto de trabajo A puede escapar por R.
Válvula distribuidora 3/2 (de accionamiento
neumático)
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La figura muestra otra
válvula 3 2 que trabaja según el principio de
asiento plano. El aire comprimido, proveniente de¡ empalme
de mando Z. actúa sobre una membrana. El émbolo de
mando unido a esta cierra el paso con sus juntas y abre
sucesivamente los diversos empalmes. Permutando los empalmes P y
R se puede disponer esta válvula cerrada o abierta en
posición inicial. La presión de accionamiento es de
unos 600 kPa (6 bar), la presión de trabajo, de 120 kPa
(1,2 bar). El margen de la presión de trabajo se encuentra
entre 120 y 800 kPa (1.2 8 bar), El caudal nominal ¡/N es
de 100 l/min.
Válvula distribuidora 3/2 según el
principio de junta plana de disco.
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La figura muestra una válvula distribuidora 5/2
que trabaja según el principio de las válvulas de
disco flotante. Se invierte alternativamente por aire comprimido
y permanece en la posición correspondiente hasta que
recibe un impulso inverso. Al recibir presión, el
émbolo de mando – como en una corredera longitudinal – se
desplaza. En el centro de dicho émbolo se encuentra un
disco con una junta anular, que une los conductos de trabajo A o
B con empalme de presión P o los separa de este. El escape
se realiza a través de R ó S.
Una placa de montaje universal, sobre la cual se fijan
las válvulas, garantiza una intercambiabilidad
rápida de las diversas válvulas.
Válvula distribuidora 5/2 (principio de disco
flotante)
Para
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Electroválvulas (válvulas
electromagnéticas)
Estas válvulas se utilizan cuando la señal
proviene de un temporizador eléctrico, un final de carrera
eléctrico, presostatos o mandos electrónicos. En
general, se elige el accionamiento eléctrico para mandos
con distancias extremamente largas y cortos tiempos de
conexión.
Las electroválvulas o válvulas
electromagnéticas se dividen en válvulas de
mando directo o indirecto. Las de mando directo solamente se
utilizan para un diámetro luz
pequeño, puesto que para diámetros mayores los
electroimanes necesarios resultarían demasiado
grandes.
Válvula distribuidora 3/2 (de mando
electromagnético)
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Al conectar el imán, el núcleo
(inducido) es atraído hacia arriba venciendo la
resistencia del muelle. Se unen los empalmes P y A. El
núcleo obtura, con su parte trasera, la salida R. Al
desconectar el electroimán, el muelle empuja al
núcleo hasta su asiento inferior y cierra el paso de P
hacia A. El aire de la tubería de trabajo A puede escapar
entonces hacia R. Esta válvula tiene solapo; el tiempo de
conexión es muy corto.
Para reducir al mínimo el tamaño de los
electroimanes, se utilizan válvulas de mando indirecto,
que se componen de dos válvulas: Una válvula
electromagnética de servopilotaje (312, de diámetro
nominal pequeño) y una válvula principal, de mando
neumático.
Válvula distribuidora 4/2 (válvula
electromagnética y de mando indirecto)
Funcionamiento:
El conducto de alimentación P de la
válvula principal tiene una derivación interna
hacia el asiento de la válvula de mando indirecto. Un
muelle empuja el núcleo contra el asiento de esta
válvula. Al excitar el electroimán, el
núcleo es atraído, y el aire fluye hacia el
émbolo de mando de la válvula principal,
empujándolo hacia abajo y levantando los discos de
válvula de su asiento. Primeramente se cierra la
unión entre P y R (la válvula no tiene solapo).
Entonces, el aire puede fluir de P hacia A y escapar de B hacia
R.
Al desconectar el electroimán, el muelle empuja
el núcleo hasta su asiento y corta el paso del aire de
mando. Los émbolos de mando en la válvula principal
son empujados a su posición inicial por los
muelles.
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Válvula distribuidora 3/2, servopitotada
(principio de junta de disco)
Para que las fuerzas de accionamiento no sean grandes,
las válvulas de mando mecánico se equipan
también con válvulas de servopilotaje.
La fuerza de accionamierito de una válvula es
decisiva para el caso de aplicación. En la válvula
descrita de 1/8", con 600 kPa (6 bar), es de 1,8 N (180 p),
aprox.
Válvula distribuidora 3/2 (cerrada en
posición de reposo)
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Funcionamiento:
La válvula de servopilotaje está unida al
empalme de presión (P) por medio de un taladro
pequeño, Cuando se acciona el rodillo, se abre la
válvula de servopilotaje. El aire comprimido circula hacia
la membrana y hace descender el platillo de
válvula.
La inversión se realiza en dos
fases:
En primer lugar se cierra el conducto de A hacia R, y
luego se abre el P hacia A. La válvula se reposiciona al
soltar el rodillo. Se cierra el paso de la tubería de
presión hacia la membrana y se purga de aire. El muelle
hace regresar el émbolo de mando de la válvula
principal a su posición inicial.
Este tipo de válvula puede emplearse
opcionalmente como válvula normalmente abierta o
normalmente cerrada. Para ello sólo hay que permutar los
empalmes P y R e invertir el cabezal de accionamiento
180º.
Válvula distribuidora 3/2 (abierta en
posición de reposo)
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En la válvula distribuidora 4/2 servopilotada, a
través de la válvula de servopilotaje reciben aire
comprimido dos membranas, y dos émbolos de mando unen los
diversos empalmes. La fuerza de accionamiento no varía; es
también de 1,8 N (180 p).
Válvula distribuidora 4/2
(servopilotada)
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Válvulas de corredera
En estas válvulas, los diversos orificios se unen
o cierran por medio de una corredera de émbolo, una
corredera plana de émbolo o una corredera
giratoria.
Válvula de corredera longitudinal
El elemento de mando de está válvula es un
émbolo que realiza un desplazamiento longitudinal y une o
separa al mismo tiempo los correspondientes conductos. La fuerza
de accionamiento es reducida, porque no hay que vencer una
resistencia de presión de aire o de muelle (como en el
principio de bola o de junta de disco). Las válvulas de
corredera longitudinal pueden accionarse manualmente o mediante
medios
mecánicos, eléctricos o neumáticos. Estos
tipos de accionamiento también pueden emplearse para
reposicionar la válvula a su posición inicial. La
carrera es mucho mayor que en las válvulas de asiento
plano.
Válvula distribuidora 5/2 (principio de corredera
longitudinal)
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En esta ejecución de válvulas de
corredera, la estanqueidad representa un problema. El sistema conocido
«metal contra metal- utilizado en hidráulica exige
un perfecto ajuste de la corredera en el interior de¡
cilindro. Para reducir las fugas al mínimo, en neumática, el juego entre la
corredera y el cilindro no debe sobrepasar 0,002 a 0.004 mm. Para
que los costos de
fabricación no sean excesivos, sobre el émbolo se
utilizan juntas tóricas (anillos toroidales) o de doble
copa o juntas tóricas fijas en el cuerpo. Al objeto de
evitar que los elementos estanqueizantes se dañen, los
orificios de empalme pueden repartirse en la superficie del
cilindro.
Diferentes métodos de
estanqueización entre el émbolo y el
cuerpo
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muestra una válvula sencilla de
corredera longitudinal manual. Al desplazar el casquillo se unen
los conductos de P hacia A y de A hacia R. Esta válvula,
de concepción muy simple se emplea como válvula de
cierre (válvula principal) delante de los equipos
neumáticos.
Válvula de corredera longitudinal manual
(válvula distribuidora 3/2)
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Válvula de corredora y cursor
lateral
En esta válvula, un émbolo de mando se
hace cargo de la función de
inversión. Los conductos se unen o separan, empero, por
medio de una corredera plana adicional. La estanqueización
sigue siendo buena aunque la corredera plana se desgaste, puesto
que se reajusta automáticamente por el efecto de¡
aire comprimido y de¡ muelle incorporado. En el
émbolo de mando mismo, hay anillos toroidales que
hermetizan las cámaras de aire. Estas juntas no se
deslizan nunca por encima de los orificios
pequeños.
La válvula representada en la figura 108 es una
válvula distribuidora 4/2 (según el principio de
corredera y cursor lateral). Se invierte por efecto directo de
aire comprimido. Al recibir el émbolo de mando aire
comprimido de¡ empalme de mando Y, une el conducto P con B,
y el aire de la tubería A escapa hacia R. Si el aire
comprimido viene de¡ orificio de pilotaje Z, se une P con
A, y el aire de B escapa por R. Al desaparecer el aire comprimido
de la tubería de mando, el émbolo permanece en la
posición en que se encuentra momentáneamente, hasta
recibir otra señal del otro lado.
Válvula de corredera y cursor lateral
(válvula distribuidora 4/2) .Inversión por efecto
de presión
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Mando por
aplicación bilateral de presión:
Existe otro tipo de distribuidor que se distingue del
precedente por su modo de accionamiento. Se trata de un
distribuidor de impulsos negativos de presión.
En este caso el aire es evacuado de las dos
cámaras de pilotaje. Por eso, el émbolo de mando
tiene en ambos lados orificios pequeños que comunican con
el empalme de presión P. Cuando hay aire comprimido en
este empalme, también reciben presión los dos lados
del émbolo de mando. Reina equilibrio.
Cuando el empalme de mando Y abre el paso, en este lado
disminuye la presión. En el otro lado Z reina una
presión mayor, que empuja el émbolo de mando hacia
el lado del que acaba de escapar aire. El empalme P se une con el
conducto de trabajo B, y el conducto de trabajo A con el de
escape de aire R.
Después de cerrar el empalme de mando Y, en esta
cámara se forma de nuevo presión, y el
émbolo de mando permanece en la posición en que se
encuentra hasta que se abre el empalme Z y tiene lugar una
inversión en el otro sentido. La segunda tubería de
trabajo A se une entonces con el empalme de presión P y B
con R.
La estructura de
un mando con estas válvulas es sencilla y
económica, pero el mando no es seguro, porque en
caso de rotura de una tubería la válvula invierte
automáticamente. No pueden resolverse los mandos y las
exigencias adicionales en todo caso. Si las longitudes de
tubería de mando (volumen) son muy
variadas, en el momento de conectar la presión puede
producirse una inversión automática. Para
garantizar una inversión correcta, es necesario que el
volumen de aire de las dos cámaras sea lo más
pequeño posible.
Válvula de corredera y cursor lateral
(válvula distribuidora 4/2) . Mando por
depresión
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Distribuidor de disco plano
giratorio
Estas válvulas son generalmente de accionamiento
manual o por pedal. Otros tipos de accionamiento son
difíciles de incorporar a ellas. Se fabrican generalmente
como válvulas distribuidoras 3/3 ó 4/3. Dos discos,
al girar, unen los diversos conductos.
Como puede verse en la figura 110, todos los conductos
están cerrados en la posición media, permitiendo
inmovilizar el vástago de un cilindro en cualquier punto
de su recorrido, pero no fijarlo en una determinada
posición. Debido a la compresibilidad del aire comprimido,
al variar la carga el vástago pasa a otra
posición.
Prolongando los conductos en el interior de los discos
se obtiene una segunda posición intermedia.
En la figura 111 todos los conductos están
conectados a escape. En esta posición media, el
émbolo puede ser movido por fuerza externa, hasta la
posición que se desee. Esta posición se denomina
posición de ajuste o de flotación.
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Figura 110: Distribuidor de disco plano
giratorio
Figura 111: Válvula de disco plano giratorio
(posición central, desbloqueo)
Mando de un cilindro de simple efecto por medio de una
válvula distribuidora 3/3, cerrada en posición
central. Un cilindro de simple efecto ha de ser parado entre las
posiciones finales de carrera anterior y posterior. La
posición central de la válvula cierra los empalmes
P y A.
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Inversión de un cilindro de doble efecto por
medio de una válvula distribuidora 4/3, cerrada en
posición central. Se trata de¡ mismo ejemplo
anterior, pero con un cilindro de doble efecto.
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En este mando se utiliza una válvula
distribuidora 4/3. En la posición central, todos los
conductos están en escape. En la posición central
se ponen en escape los dos conductos de trabajo; esto significa
que ambas cámaras de¡ cilindro están sin
presión. Es posible mover el vástago con la
mano.
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Caudal de válvulas
Los datos de
pérdida de presión y de caudal de aire de
válvulas neumáticas son muy interesantes para la
persona que
las aplique. Para la elección de las válvulas deben
conocerse:
– Volumen y velocidad
de¡ cilindro
– Cantidad de conmutaciones exigidas
– Caída de presión admisible
Es indispensable, pues, marcar las válvulas
neumáticas con su caudal nominal VN. En el cálculo de
los valores de
paso deben tenerse en cuenta diversos factores.
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En la medición,, el aire fluye a través de
la válvula en un solo sentido. Se conoce la presión
de entrada, y puede medirse la de salida. La diferencia entre
estos dos valores es
igual a la presión diferencial Ap. Con un
caudalímetro se mide la cantidad de aire que pasa a
través de la válvula.
El valor VN es un
valor de calibración, referido a una presión de 600
kPa (6 bar), una caída de presión Ap – 100 kPa (1
bar) y una temperatura de
293 K (20 C Si se trabaja con otras presiones, caídas de
presión y temperaturas, hay que calcular con el valor VN
(caudal de aire).
Al objeto de evitar pesadas operaciones de
cálculo, los datos pueden tomarse de un monograma.
La lectura de
éste ha de mostrarse con ayuda de unos
ejemplos.
Para ver el
gráfico seleccione la opción "Descargar"
Las válvulas de control de
dirección, más conocidas en la
práctica como válvulas distribuidoras, son las que
gobiernan el arranque, paro y sentido de circulación del
aire comprimido. la misión que
se encomienda a los distribuidores dentro de un circuito de
automatización es la de mantener o cambiar,
según unas órdenes o señales recibidas, las
conexiones entre los conductos a ellos conectados, para obtener
unas señales de salida de acuerdo con el programa
establecido. Simultáneamente, los distribuidores
actúan como transductores o como amplificadores, ya que
controlan una potencia
neumática con otra menor, también
neumática,. o de otra naturaleza:
eléctrica o mecánica.
De acuerdo con su uso, los distribuidores pueden
dividirse en los siguientes grupos:
a) Distribuidores de potencia o
principales. Su función es la de suministrar aire
directamente a los actuadores neumáticos y permitir
igualmente el escape.
b) Distribuidores fin de carrera.
Estos distribuidores abren o cierran pasos al aire cuya
función no será la de ir directamente al actuador,
sino que se utilizan solamente para el accionamiento de otros
mecanismos de control, tales como los distribuidores de
potencia.
Distribuidores auxiliares. Son distribuidores
utilizados en los circuitos y
que, en combinación con válvulas fin de carrera y
de potencia, se utilizan para dirigir convenientemente las
señales de presión del aire.
Respecto a la localización de válvulas o
distribuidores en máquinas o
mecanismos, deben tenerse en cuenta los puntos
siguientes:
1.- Los distribuidores principales deben montarse
lo más próximos posible a los cilindros.
2.- La situación de las válvulas fin de
carrera o manuales viene
fijada por el punto y la manera en que han de ser
controlados.
3.- La colocación de los distribuidores
auxiliares es independiente, teniendo cuidado, sin embargo, de
evitar las longitudes innecesarias de tubería.
Se ha de destacar que en general, salvo
aplicaciones muy particulares, los distribuidores
neumáticos no trabajan en forma proporcional sino que lo
hacen en forma todo o nada, lo que significa que permiten el paso
de aire o lo impiden.
Por lo tanto, los distribuidores proporcionan
señales discretas, por lo que los automatismos en los que
Intervienen se denominan digitales.
Para llevar a cabo la elección de una
válvula neumática es conveniente recurrir a ciertos
criterios de elección, los cuales pueden abarcar loS
conceptos siguientes:
– Números de vías y posiciones.
– Sistemas de
accionamiento.
– Características de caudal.
Se entiende por número de vías el
número máximo de conductos que pueden
interconectarse a través del distribuidor. El
número de posiciones es el de conexiones diferentes que
pueden obtenerse de manera estable entre las vías del
distribuidor.
Las válvulas de vías se designan por el
número de las vías controladas y de las posiciones
de maniobra estables. Así, una válvula 3/2
vías quiere decir que posee tres vías y dos
posiciones de maniobra. Hay que observar que la primera cifra es
siempre indicativa del número de vías, indicando la
segunda el número de posiciones.
Para evitar errores durante el montaje y además
para identificarlos, se indican con letras mayúsculas o
números.
Según DIN 24300, se indica así:
p = Alimentación de aire comprimido.
A,B,C = Salidas de trabajo.
R,5, T = Escape de aire.
X, Y;Z = Conexiones de mando.
Según normas CETOP,
es:
1 = Alimentación de aire comprimido.
2 y 4 = Salidas de trabajo.
3 y 5 = Escape de aire.
12 y 14 = Conexiones de mando.
De acuerdo con estos conceptos podemos proceder a una
primera clasificación de los distribuidores. Se indican
cuáles son los principales tipos, sus aplicaciones
más características y los símbolos
respectivos.
VÁLVULAS 2/2 VÍAS
Estas válvulas difícilmente pueden
llamarse distribuidores, ya que de hecho sólo abren o
cierran un conducto. Tienen un orificio para la entrada de aire y
otro para la utilización. Evidentemente sólo
admiten dos posiciones: vías cerradas o vías
abiertas. Si está en reposo, la válvula sin
accionar y las vías están cerradas, se denomina
válvula normalmente cerrada, en caso contrario normalmente
abierta.
Para controlar un cilindro de simple efecto se
necesitarían dos válvulas de dos vías. Para
hacer salir el cilindro, una de las válvulas debe conectar
la fuente de presión al cilindro, mientras que la otra
debe cerrar la
comunicación con la atmósfera. Para que el
cilindro regrese a su posición inicial, la válvula,
que anteriormente alimentaba el cilindro, debe cerrar la
alimentación mientras la otra abre el escape a la
atmósfera.
Es interesante comprobar que si pulsamos de forma
intermitente la válvula de escape del aire a la
atmósfera, se obtienen posiciones intermedias en la
carrera del cilindro
Distribuciones de 3 vías
En lugar de emplear dos válvulas de dos
vías para mandar un cilindro de simple efecto, se usa
normalmente un distribuidor de tres vías y dos posiciones.
Una válvula de tres vías consta de un orificio de
entrada, otro de salida y un tercer orificio para la descarga del
aire. El accionamiento de la válvula comunica la entrada
con la salida, quedando el escape cerrado. Al retornar la
válvula a su posición inicial, se cierra la entrada
de aire y se comunica la salida con el escape.
Por lo general, los distribuidores de tres
vías son de dos posiciones -3/2 vías- aunque
también pueden ser de tres -3/3 vías- quedando en
su posición central o de reposo todas las vías
cerradas.
Normalmente, se emplean para el mando de cilindros de
simple efecto, finales de carrera neumáticos, como
válvulas de puesta en marcha y paro de la
instalación o válvulas piloto para el accionamiento
de válvulas de tamaño mayor.
En casos excepcionales se pueden utilizar las
válvulas de tres vías para el mando de un cilindro
de doble efecto; para ello se utilizan dos válvulas. Una
de ellas alimenta a una de las cámaras del cilindro con
aire a presión, simultáneamente la otra comunica la
cámara contraria a escape.
Distribuciones de cinco vías
Para gobernar un cilindro de doble efecto, harían
falta dos distribuidores de tres vías ya que,
además de comunicar con la fuente de presión y
cerrar el escape de una de las entradas del cilindro, hay que
hacer simultáneamente la operación inversa por la
otra entrada. En vez de ello, en la práctica se utiliza un
distribuidor de cinco vías y dos posiciones.
La válvula de cinco
vías Consta de un orificio para la entrada, dos salidas
para utilización y los dos escapes correspondientes. Todas
las válvulas de cinco vías son de émbolo
deslizante. Cada desplazamiento de éste comunica la
entrada con una u otra salida, quedando la otra salida conectada
al exterior mediante el escape correspondiente.
Se utiliza para el control de cilindros de doble
efecto o para accionamiento de válvulas piloto de mayor
tamaño.
Aparte de los distribuidores 5/2, existen dos versiones
de 5/3 vías: una con ambas salidas a escape en
posición central, que deja el cilindro libre y puede
usarse para hacer la descarga previa, y otra con todas las
vías cerradas para dejar el cilindro inmovilizado o
bloqueado en posición central.
Para las mismas funciones que los
distribuidores de cinco vías se fabrican distribuidores de
cuatro vías. La diferencia fundamental es que los dos
orificios de escape se reducen a uno solo.
Todos los distribuidores neumáticos que
permiten el escape de aire a la atmósfera producen ruidos.
Para disminuir el nivel acústico del escape existen unos
elementos, llamados silenciadores, que ayudan a insonorizar el
escape del aire.
Tipos de Cierres
Las principales formas de cierre que pueden adoptar los
distribuidores neumáticos para realizar su función
son tres, que dan lugar a otras tantas clases de distribuidores:
cierre por asiento, cierre por émbolo deslizante o
corredera y cierre rotativo.
Válvulas de Asiento
El principio de las válvulas de asiento asegura
un funcionamiento sin coincidencia con el escape, es decir,
durante el proceso de
conmutación el escape de aire se cierra antes de que pueda
pasar el aire que entra.
En las válvulas de asiento el paso es abierto o
cerrado mediante placas, bolas o conos. La estanqueidad del
asiento de la válvula se realiza casi siempre con juntas
elásticas.
El tiempo de respuesta de las válvulas de asiento
es muy corto, pues con una pequeña elevación del
cierre queda libre toda la sección de la válvula.
Las válvulas de asiento son poco sensibles a la suciedad,
tienen pocas piezas sometidas al desgaste y poseen una buena
estanqueidad. Se construyen con asiento de bola y con asiento
plano.
Las válvulas de asiento de bola son muy
económicas debido a su construcción, pero como no siempre
está garantizada la estanqueidad quedan relegadas para
funciones secundarias. Este tipo de válvulas se fabrica
como válvulas de 2/2 vías o también como de
3/2 vías
Las válvulas de asiento plano son más
utilizadas por ofrecer mejores condiciones de estanqueidad.
Pueden estar construidas como válvulas de 2/2, 3/2 y 4/2
vías. Sin accionamiento, estas válvulas se
mantienen en posición normalmente cerrada, provocada por
el muelle de retroceso.
Estas válvulas tienen el inconveniente de que la
fuerza de maniobra resulta elevada, ya que es necesario vencer la
fuerza d e los muelles y la presión.
Distribuciones de émbolo
deslizante
El elemento móvil, un émbolo se desliza
perpendicularmente al eje del orificio que debe cerrar. Este tipo
de cierre se adopta en la mayoría de distribuidores
neumáticos. Se les llama también válvulas de
corredora.
En este tipo de válvulas se hace muy
difícil la estanqueidad de la corredora. El procedimiento de
cierre empleado para impedir el paso del aire en sentido
diferente al deseado puede ser:
-
Por juntas en el émbolo o corredora
- Por
juntas en el cuerpo
- Por
contacto metal-metal
Estos distribuidores de émbolo deslizante
son los más empleados por la sencillez de su
concepción y fabricación. Son de fácil
mantenimiento
y es de destacar la versatilidad que les confiere la posibilidad
de adaptación de diversos sistemas de
accionamiento.
Las válvulas de corredora prestan
funciones generales, destacando entre ellas el mando del
cilindros que requieren 5 vías, para lo que se disponen
versiones de 5/2 y 5/3. las fuerzas de accionamiento son
pequeñas incluso a presiones elevadas.
Distribuciones de Cierre
Rotatorio
En este tipo de válvulas, el movimiento de
giro de la pieza móvil abre o cierra las lumbreras de
comunicación entre los distintos orificios.
Por lo general, la estanqueidad se consigue por cierre entre
superficies metálicas.
Generalmente debido a que se precisa un giro para
la inversión de válvula, se fabrican para ser
accionadas manualmente y en ejecuciones de 3/3 vías
ó 4/3 vías. En la posición central
están central están cerrados todos los
orificios.
Accionamiento de los
Distribuidores
En los apartados anteriores se han indicado los
movimientos de los distribuidores, pero no se ha hecho referencia
al modo de obtenerlos.
Una característica importante de toda
válvula es su clase de accionamiento debido a que, de
acuerdo con ello , dentro de la cadena de mando de un equipo
neumático se la empleará como elemento emisor de
señal, órgano de control o de regulación. Es
fácil ver que la variedad de posibles accionamientos nace
la riqueza de aplicaciones de una serie de
distribuidores.
El mismo accionamiento puede ser montado
opcionalmente en una válvula de 2,3,5 vías con dos
o tres posiciones de maniobra según el tipo. En casos
excepcionales, una determinada forma de accionamiento va unida
por razones técnicas a
un determinado tipo de válvulas.
Los accionamientos comprenden dos mecanismos, el
de mando y el de retorno, que pueden ser distintos o iguales. Los
retornos pueden ser automáticos, entrando en
función al cesar la acción contraria.
Se debe tener siempre presente que, para cambiar
el estado de
un distribuidor, es preciso que se ejerza una acción en un
solo extremo del distribuidor. Esta observación es muy importante en el caso de
trabajar con distribuidores de doble accionamiento piloto, pues
en ellos por error de diseño,
puede darse el caso de que tenga presión piloto en los dos
extremos, lo que inutiliza el circuito.
Dentro de las válvulas de carredera se
suelen incluir las válvulas de:
-
Accionamiento mecánicos que son necesarios en todas
aquellas partes en las que la válvula deba ser accionada
mediante un órgano mecánico del
equipó.
-
Accionamiento por fuerza muscular ya que por medio de este mando
es posible supeditar una acción neumática a lo
ordenado por el operario que se encarga de accionarla. Entre
estos casos figuran todos los que son realizados con la mano o
con el pie.
-
Accionamiento neumático, estos utilizan aire a
presión, se utilizan en accionamientos a distancia.
También puede realizarse por impulso del aire a
presión –accionamiento o pilotaje positivo- o por
reducción de la presión- accionamiento o pilotaje
negativo.
Accionamiento eléctrico por medio de este mando se
subordina una acción neumática por el paso de la
corriente a través de un electroimán. En el
accionamiento eléctrico de una válvula, la longitud
de la línea de mando es independiente de la completa
eficiencia del
funcionamiento, pudiendo preverse líneas de mando de
varios centenares de metros. Los tiempos de mando son muy
cortos.
Concluimos que las válvulas son elementos
importantes en la neumática, ya que como se vio en el
marco
teórico, es un estructura de un sistema
neumático; se van a ubicar los niveles donde se opera a un
sistema neumático.
Aprendimos la importancia de conocer la
simbología empleada en la neumática, o sea en las
válvulas distribuidoras, pues bien, estos símbolos,
explican una gran nomenclatura, el
cual nos ayuda identificar la estructura de un sistema
neumático, se fueron desmenuzando conceptos y se mostraron
esquemas que nos ayuda a entender el proceso aunque es complejo,
podemos decir que es sencillo, con sus simbologías, que
son importante en materia,
porque son la estandarización de esta simbología,
uno se complicaría al armar un circuito neumático,
y si queremos transmitir la idea del circuito no se podrá
con facilidad, ya que no habría un estándar, por
eso es que debemos tener en cuenta toda la simbología
empleada e identificar la posición, la de reposo, la
alimentación, servicios,
escape, para poderla aplicar y poder
determinar un designación –
identificación.
Si no conocemos bien la DESIGNACIÓN e
IDENTIFIACIÓN, la cuales se aprendieron durante la
sesión, tendríamos muchos problemas
técnicos, cuando se pide este tipo herramienta a un
distribuidor autorizado, sólo le vamos a indicar el
número de vías, número de posiciones,
métodos de accionamiento y métodos de
reposicionamiento, nosotros como futuros ingenieros industriales,
debemos detener estos conceptos bien definidos para aplicarlos en
la práctica, en la aplicaciones se pueden ver que en
muchas máquinas, ciclos, etc, se aplican estas etapas, con
el fin de lograr lo objetivos
deseados.
Otro punto importante, debemos ser analíticos en
el diseño de un circuito, por ende, conocer bien la
simbología, pues si no, podemos tener muchos errores en
nuestros circuitos, la nomenclatura, la cual es la ISO, DIN y
ANSI, es de importancia para ver el número de las
válvulas que se designan en las
válvulas.
Bibliografía
y Sitios WEB de interés
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unidimensional
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Electricidad
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Universidad
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Trabajo Enviado y Elaborado por:
Iván Escalona Moreno