Válvulas Neumáticas.
Objetivo: El objetivo de este informe es que los lectores obtengan información esencial acerca de las válvulas neumáticas.
Definición: Las válvulas son dispositivos utilizados para controlar la presión o flujo de aire comprimido en un circuito neumático,ademas de darle una dirección o bloquear el paso o no,en estas encontramos orificios para la salida y entrada del aire comprimido.
Clasificación: La variedad de válvulas que podemos encontrar en el mundo de la neumática es verdaderamente extensa, por lo que las clasificaremos como a continuación se muestra.
1. válvulas direccionales: Como su propio nombre lo indica son las encargadas de direccionar el aire comprimido en los diferentes actuadores.
2. válvulas reguladoras de flujo: Aquí nos encontramos con la válvulas que regulan el caudal.
3. válvulas de bloqueo: Son válvulas con la capacidad de bloquear el paso de e aire conprimido cuando se dan ciertas condiciones en el circuito.
4. válvulas de presión: Estas válvulas regulan la presión.
5. válvulas especiales: Este tipo de válvulas tienen funciones diversas.
1.1 Válvulas direccionales.
En los circuitos neumaticos las válvulas de control direccional llamadas válvulas de vías o válvulas direccionales son las que controlan los actuadores dirigiendo su funcionamiento en una dirección o otra, permitiendo o bloqueando el paso de aceite o aire ya sean hidráulicas o neumáticas, tanto con presión o al tanque.
Este componente dentro del nombre ya tenemos indicada las características del mismo siendo este formado por el número de vías, seguido del número de posiciones.
El número de vías nos indica el número de conexiones que tiene la válvula, el número de posiciones es el número de maniobras distintas que puede realizar una válvula, estas posiciones están representadas en los esquemas neumáticos o hidráulicos por cuadrados que en su interior indica las uniones que realizan internamente la válvula con las diferentes vías y la dirección de circulación del líquido o aire, o en el caso de una línea que sale de una vía y no tiene unión con otra vía sería en el caso de estar bloqueada esa vía en esa posición.
Las posiciones son representadas por medio de cuadros, donde la cantidad de cuadros
indica la cantidad de posiciones que tiene la válvula. Y su funcionamiento se encuentra
ubicado en el interior de esos cuadros, las líneas (flechas) indican la dirección y el sentido que tomará el aire al ingresar en la válvula, estas líneas se pueden encontrar de forma transversal o recta, y en caso que exista la unión de algún conducto debe ser representada con un punto.
indica la cantidad de posiciones que tiene la válvula. Y su funcionamiento se encuentra
ubicado en el interior de esos cuadros, las líneas (flechas) indican la dirección y el sentido que tomará el aire al ingresar en la válvula, estas líneas se pueden encontrar de forma transversal o recta, y en caso que exista la unión de algún conducto debe ser representada con un punto.
Las conexiones de estas válvulas deben estar identificadas por medio de letras mayúsculas, de la siguiente manera:
-P: Alimentación de aire
-A, B, C: Conexiones de trabajo
-R, S, T: Salidas de escape
-Z, Y, X: Conexiones de accionamiento.
-A, B, C: Conexiones de trabajo
-R, S, T: Salidas de escape
-Z, Y, X: Conexiones de accionamiento.
Tipos de accionamiento de las válvulas direccionales.
La clasificación más utilizada para los mandos se establece según la fuente de energía que activa los componentes de mando. Los mandos pueden ser:
- · Manuales
- · Mecánicos
- · Neumáticos
- · Eléctricos
Los tipos de válvulas de control direccional que nos podemos encontrar son los siguientes:
Válvula direccional 2/2: En este caso la válvula en una posición une las dos vías y en la otra posición las separa.
Válvula 3/2: Una de sus principales aplicaciones es permitir la circulación de aire hasta un cilindro de simple efecto, así como su evacuación cuando deja de estar activado.
A continuación se ve su constitución interna. Se trata de una válvula activa por un pulsador y retorno por un muelle. En estado de reposo, permite que el aire pase del terminal 2 hasta el 3 y que no pueda entrar por el 1. Cuando la activamos, el aire puede pasar del terminal 1 al 2 y no puede pasar por el 3.
Válvula 3/2 normalmente cerrada
Foto de una válvula 3/2 normalmente cerrada
Válvula 4/2: Tiene dos posiciones como en el caso anterior de la válvula 3/2 pero en este caso tiene dos vías al actuador, permitiendo que en una posición provoque el funcionamiento del actuador en sentido contrario, ya siendo un cilindro de doble efecto haciendo que en una posición salga el pistón y en la otra entre el pistón del cilindro. En el caso que el actuador sea un motor hidráulico girará en un sentido al estar en una posición y en el sentido contrario al cambiar la válvula de posición.
Válvula 4/3: Estas válvulas siguen teniendo 4 vías, que son presión(P), tanque(T), A y B que son las vías que van al actuador ya sea cilindro o bomba hidráulica. La variación está en que tiene tres posiciones siendo iguales los circuitos internos de las posiciones laterales que las encontradas en las válvulas 4/2, pero nos encontramos con la posición central cuyo circuito puede ser de varias formas diferentes:
Válvula 5/2: Una de sus principales aplicaciones es controlar los cilindros de doble efecto. A continuación se ve su constitución interna. Se trata de una válvula activa por un pulsador y retorno por muelle. En estado de reposo, permite la circulación de aire entre los terminales 4 y 5, y entre 1 y 2, el terminal 3 está bloqueado. Cuando la activamos, permite la circulación de aire entre los terminales 1 y 4, y entre 2 y 3, ahora el terminal 5 se encuentra bloqueado.
Válvulas reguladoras de caudal.
A veces es necesario el control de la velocidad de un cilindro para sincronizarlo con otros movimientos que se verifican en un sistema. Para conseguirlo se controla el caudal de fluido mediante las válvulas reguladoras de caudal. Existen dos tipos de reguladores: de un solo sentido (unidireccional) y de dos sentidos.
En el primero de ellos, el aire penetra en el regulador por el orificio de alimentación (izquierda) y éste presiona sobre las membranas rojas, con lo cual cierra el paso del aire. De esta forma, solamente si la cabeza del tornillo de regulación está regulada (subida) podrá pasar aire entre ésta y las dos membranas. Por el contrario cuando el aire viene de la derecha, la presión de éste levanta las membranas hasta el punto que permite el paso del aire (a través del dispositivo antirretorno) hacia el orificio de salida sin encontrar obstáculos.
Regulador unidireccional
Por su parte, en el regulador de caudal de dos sentidos, regulando el tornillo se consigue regular caudal de aire en ambos sentidos hasta poder llegar a obstruirlo por completo.
Válvula bidireccional
Válvulas de Bloqueo
Las válvulas de bloqueo cortan el paso del aire comprimido. En ellas se bloquea un solo sentido de paso, de forma que el otro sentido queda libre. Las válvulas de bloqueo se suelen construir de forma que el aire comprimido actúa sobre la pieza de bloqueo y así refuerza el efecto cierre.
Válvula Antirretorno
Libera el paso en un sentido y bloquea el paso en el sentido contrario. Cuando la fuerza del aire a presión es superior a la tensión previa del muelle, el obturador se levanta de su asiento y deja pasar el aire comprimido. En el sentido contrario, la presión afianza la posición del obturador, sumando su fuerza a la ya existente del muelle.
Válvula Antirretorno
Libera el paso en un sentido y bloquea el paso en el sentido contrario. Cuando la fuerza del aire a presión es superior a la tensión previa del muelle, el obturador se levanta de su asiento y deja pasar el aire comprimido. En el sentido contrario, la presión afianza la posición del obturador, sumando su fuerza a la ya existente del muelle.
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| Válvula Antirretorno |
Válvula Antirretorno Pilotada
Si la presión en la conexión 1 es mayor que la de la salida 2, la válvula de antirretorno permite la circulación libre del aire. Funciona del mismo modo que la válvula antirretorno simple. Pero además, la válvula puede desbloquearse por la línea de pilotaje 12, liberando el obturador, permitiendo el paso del aire en la dirección 2-1.
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| Válvula Antirretorno Pilotada |
Suele utilizarse para evitar el movimiento indeseado de un cilindro vertical de doble efecto, sometido a una carga externa, cuando se ha detenido el funcionamiento de la máquina o hay falta de presión de aire (Una válvula antirretorno es más estanca, debido a su construcción, que una válvula distribuidora de corredera).
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| Ejemplo de Aplicación: Cilindro Vertical |
Válvula Selectora (O)
La válvula selectora se emplea para el enlace lógico O. Las señales de aire a presión existentes en las entradas (1) producen una señal en la salida 2. Si no hay ninguna señal de entrada, no se produce señal de salida. Cuando hay señales en ambas entradas, la señal con presión más alta es la que llega a la salida.
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| Válvula Selectora (O) |
Válvula de Simultaneidad (Y)
La válvula de simultaneidad se emplea para el enlace lógico Y. Las señales de aire a presión en las entradas 1, hacen que se produzca una señal en la salida 2, siempre que actúen al mismo tiempo. Si hay diferencias de presión en las señales de entrada, la señal de presión más baja es la que llega a la salida.
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| Válvula de Simultaneidad (Y) |
Válvula de Escape Rápido
Se utiliza cuando no se desea que al aire de retorno recorra el camino de vuelta por la línea de mando, pasando por la válvula distribuidora. La velocidad del émbolo del cilindro puede aumentarse así hasta el valor máximo posible dado que, durante el movimiento, disminuye la resistencia de expulsión del aire. Debe instalarse lo más cerca posible del cilindro.
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Válvula de Escape Rápido |
Válvulas de Presión
La operación segura y eficiente de los componentes de los circuitos neumáticos, requiere medios de controlar la presión. Hay muchos tipos de válvulas de control automáticas de presión. Unas proporcionan simplemente un escape para la presión que excede un ajuste de presión del sistema, otras reducen la presión a un sistema o subsistema de menor presión y algunas mantienen la presión un sistema dentro de una gama requerida.
Válvula Reguladora de Presión
Las válvulas reguladoras de presión, proporcionan una presión constante en un sistema que funcione a una presión más baja que la suministrada por el equipo de producción.
La válvula reguladora de presión mantiene constante la presión de trabajo, sean cuales fueren las oscilaciones de presión en la red y en el consumo de aire. Dependiendo de su construcción (con/sin orificio de escape) funcionan de forma algo diferente.
Válvula Reguladora de Presión Sin orificio de escape
Por medio del tornillo de ajuste se pretensa el muelle que está unido solidario al diafragma. Según el ajuste del muelle, se abre más o menos el paso del lado primario al secundario. El vástago con la membrana se separa más o menos del asiento de junta.
Si no hay consumo de aire comprimido en el lado secundario, la presión aumenta y empuja a la membrana, venciendo la fuerza del muelle. El muelle empuja el vástago hacia arriba, y en el asiento se cierra el paso de aire. Sólo después de descomprimir el lado secundario, puede fluir de nuevo aire comprimido del lado primario.
Válvula Reguladora de Presión Con orificio de escape
El funcionamiento es similar al descrito para la válvula sin orificio, pero en ésta, cuando la presión secundaria aumenta demasiado y la membrana es empujada contra el muelle, entonces se abre el orificio de escape en la parte central de la membrana y el aire puede salir a la atmósfera por los orificios de escape existentes. El lado secundario se descomprime automáticamente por acción del escape implementado.
Válvula Limitadora
Estas válvulas se utilizan, sobre todo, como válvulas de seguridad (válvulas de sobrepresión). No admiten que la presión en el sistema sobrepase un valor máximo admisible. Al alcanzar en la entrada de la válvula el valor máximo de presión, se abre la salida y el aire sale a la atmósfera. La válvula permanece abierta, hasta que el muelle incorporado, una vez alcanzada la presión ajustada en función de la característica del muelle, cierra el paso al escape.
Válvula de Secuencia
Su funcionamiento es muy similar al de la válvula limitadora de presión. Abre el paso cuando se alcanza una presión superior a la ajustada mediante el muelle. El aire circula de 1 hacia la salida 2. La válvula no permite el paso, hasta que en el conducto de mando 12 no se ha formado una presión ajustada. Un émbolo de mando abre el paso de 1 hacia 2. Estas válvulas se montan en mandos neumáticos que actúan cuando se precisa una presión fija para un fenómeno de conmutación (mandos en función de la presión) como por ejemplo, una señal después de alcanzar la presión de sujeción de una pieza.
Válvula Reguladora de Presión
Las válvulas reguladoras de presión, proporcionan una presión constante en un sistema que funcione a una presión más baja que la suministrada por el equipo de producción.
La válvula reguladora de presión mantiene constante la presión de trabajo, sean cuales fueren las oscilaciones de presión en la red y en el consumo de aire. Dependiendo de su construcción (con/sin orificio de escape) funcionan de forma algo diferente.
Válvula Reguladora de Presión Sin orificio de escape
Por medio del tornillo de ajuste se pretensa el muelle que está unido solidario al diafragma. Según el ajuste del muelle, se abre más o menos el paso del lado primario al secundario. El vástago con la membrana se separa más o menos del asiento de junta.
Si no hay consumo de aire comprimido en el lado secundario, la presión aumenta y empuja a la membrana, venciendo la fuerza del muelle. El muelle empuja el vástago hacia arriba, y en el asiento se cierra el paso de aire. Sólo después de descomprimir el lado secundario, puede fluir de nuevo aire comprimido del lado primario.
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| Válvula Reguladora de Presión (Sin escape) |
Válvula Reguladora de Presión Con orificio de escape
El funcionamiento es similar al descrito para la válvula sin orificio, pero en ésta, cuando la presión secundaria aumenta demasiado y la membrana es empujada contra el muelle, entonces se abre el orificio de escape en la parte central de la membrana y el aire puede salir a la atmósfera por los orificios de escape existentes. El lado secundario se descomprime automáticamente por acción del escape implementado.
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| Válvula Reguladora de Presión (Con escape) |
Válvula Limitadora
Estas válvulas se utilizan, sobre todo, como válvulas de seguridad (válvulas de sobrepresión). No admiten que la presión en el sistema sobrepase un valor máximo admisible. Al alcanzar en la entrada de la válvula el valor máximo de presión, se abre la salida y el aire sale a la atmósfera. La válvula permanece abierta, hasta que el muelle incorporado, una vez alcanzada la presión ajustada en función de la característica del muelle, cierra el paso al escape.
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| Válvula Limitadora |
Válvula de Secuencia
Su funcionamiento es muy similar al de la válvula limitadora de presión. Abre el paso cuando se alcanza una presión superior a la ajustada mediante el muelle. El aire circula de 1 hacia la salida 2. La válvula no permite el paso, hasta que en el conducto de mando 12 no se ha formado una presión ajustada. Un émbolo de mando abre el paso de 1 hacia 2. Estas válvulas se montan en mandos neumáticos que actúan cuando se precisa una presión fija para un fenómeno de conmutación (mandos en función de la presión) como por ejemplo, una señal después de alcanzar la presión de sujeción de una pieza.
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| Válvula de Secuencia |
Valvulas especiales.
Válvula de bola.
Una válvula de bola, conocida también como de "esfera", es un mecanismo de llave de paso que sirve para regular el flujo de un fluido canalizado y se caracteriza porque el mecanismo regulador situado en el interior tiene forma de esfera perforada.
Válvulas a prueba de fuego: protegen la integridad de la línea en condiciones de fuego.
Válvula de mariposa: Controla la circulación por medio de un disco circular.
Electrovalvulas: Una electroválvula es una válvula electromecánica , diseñada para controlar el flujo de un fluido a través de un conducto como puede ser una tubería. La válvula está controlada por una corriente eléctrica a través de una bobina solenoidal.
No se debe confundir la electroválvula con válvulas motorizadas, que son aquellas en las que un motor acciona el mecanismo de la válvula.
Una electroválvula tiene dos partes fundamentales: el solenoide y la válvula. El solenoide convierte energía eléctrica en energía mecánica para actuar la válvula.
Existen varios tipos de electroválvulas. En algunas electroválvulas el solenoide actúa directamente sobre la válvula proporcionando toda la energía necesaria para su movimiento. Es corriente que la válvula se mantenga cerrada por la acción de un muelle y que el solenoide la abra venciendo la fuerza del muelle. Esto quiere decir que el solenoide debe estar activado y consumiendo energía mientras la válvula deba estar abierta.
También es posible construir electroválvulas biestables que usan un solenoide para abrir la válvula y otro para cerrar o bien un solo solenoide que abre con un pulso y cierra con el siguiente.
Las electroválvulas pueden ser cerradas en reposo o normalmente cerradas lo cual quiere decir que cuando falla la alimentación eléctrica quedan cerradas o bien pueden ser del tipo abiertas en reposo o normalmente abiertas que quedan abiertas cuando no hay alimentación.
Válvulas Criogénicas: Son capaces de soportar temperaturas menores a -190°C.
Determinación del tamaño de válvula.
Los puntos principales para elegir las dimensiones de una válvula son:
-Limites de presión que soporta la válvula
-característica de flujo
-Límites de Temperatura
-Caudal de fuga
-Perdida de presiones normales y cuando la válvula esta cerrada.
-Costo y vida útil.
-característica de flujo
-Límites de Temperatura
-Caudal de fuga
-Perdida de presiones normales y cuando la válvula esta cerrada.
-Costo y vida útil.
Una vez conocido el tipo de válvulas podremos conocer cual será el tamaño de la válvula a través de la siguiente fórmula:
Donde:
F= Caudal (Galones por minuto).
Cv= Coeficiente de dimensionamiento de la válvula. Determinado midiendo el caudal que circula a caída de presión a 60F.
P1= Presión de entrada.
P2=Presión de salida.
G= Densidad relativa.
Cv= Coeficiente de dimensionamiento de la válvula. Determinado midiendo el caudal que circula a caída de presión a 60F.
P1= Presión de entrada.
P2=Presión de salida.
G= Densidad relativa.
Mantenimiento.
La vida útil de las válvulas queda determinada por factores su capacidad, la cantidad de presión que reciba, el tiempo que sea utilizado continuamente y en caso de las válvulas direccionales los ciclos de conmutación realizados. Así mismo un montaje inadecuado o una mala calidad del aire pueden reducir notablemente la vida de las válvulas y por esto necesitaran un continuo mantenimiento.
Para poder realizar el retiro de unidades primero se debe interrumpir el suministro de aire a fin de evitar accidentes o una rotura de materiales. Si son utilizadas pinzas para la sujeción de piezas estás deben tener unas mordazas con el fin de no dañar a los dispositivos.
Para el lavado de partes se pueden utilizar pinceles o cepillos, sopleteando con aire limpio y seco. Este proceso se debe repetir tantas veces como sea necesario para lograr una limpieza a fondo.
Los mandos electroneumáticos es de suma importancia mantener limpio el fondo del tubo guía y no deberán utilizarse elementos mecánicos, tales como puntas, limas, etc. ya que posiblemente se modifiquen las superficies metálicas despojándolo de esta forma de un correcto funcionamiento. Para su limpieza debe utilizarse nafta (disolvente industrial) y sopletear con aire limpio y seco.
Los muelles internos de las válvulas no deben ser alterados ya que están calibrados para funciones específicas en márgenes de tolerancia muy pequeños. En caso de ser modificados pueden introducir defectos en el sistema neumático.
Los anillos plásticos (O’ring) deben estar siempre en su posición exacta con el fin de evitar escapes de aire comprimido.
En el armado final de piezas, todas las piezas deben encontrarse perfectamente secas y las superficies deslizantes deben ser lubricadas con grasa. Se debe garantizar la correcta ubicación de las piezas montadas, así como tener mucha atención con el posicionado de las selectoras de pilotaje dado que de su posición depende el funcionamiento de la válvula.
Se debe garantizar el correcto funcionamiento antes de reinstalar.
Resumen.
Un sistema neumático requiere varios componentes integrales para funcionar. Cada componente diferente se encarga de realizar una tarea específica en el sistema neumático del equipo.Entre los dispositivos mas utilizados se encuentran las valvulas pues estas se encargan de controlar la presión o flujo de aire comprimido en un circuito neumático ademas de darle una dirección o bloquear el paso o no.Las válvulas mas comunes son las válvulas direccionales, ellas tiene la capacidad de dirigir, obstruir o permitir el paso del aire comprimido según sea su utilización y función, tienen la ventaja de poder ser accionados de diferentes maneras.El número de vías nos indica el número de conexiones que tiene la válvula, el número de posiciones es el número de maniobras distintas que puede realizar una válvula, estas posiciones están representadas en los esquemas neumáticos o hidráulicos por cuadrados que en su interior indica las uniones que realizan internamente la válvula con las diferentes vías.
válvulas de bloqueo: Las válvulas de bloqueo cortan el paso del aire comprimido. En ellas se bloquea un solo sentido de paso, de forma que el otro sentido queda libre. Pueden determinar el accionamiento de los actuadores.
válvulas de presión: funcionan para regular la presión, tienen la característica de que siempre deben recibir una presión de entrada mayor a la presión de salida, ya que en dado caso que haya un descenso en la presión de entrada esto afectará a la presión de salida no dejándola llegar a su cantidad necesaria para que los demás dispositivos realicen de manera adecuada su trabajo.
El mantenimiento de cada válvula sera determinado por su tipo sin embargo es importante mencionar que para un optimo desempeño estas deberán de estar correctamente colocadas, lubricadas y los empaques en una correcta posición, es importante revisar la calidad de el aire con la que están trabajando (lubricacion, humedad,limpieza).
Cuestionario link google forms.
https://docs.google.com/forms/d/1OArHkPrgph6YevVhSs2kuhvLZS8rk2TI1-Han7HT8tg/viewform?usp=send_form
Bibliografia.
Bibliografia.
http://www.sapiensman.com/neumatica/neumatica16.htm
http://www.solomantenimiento.com/articulos/mantenimiento-circuitos-neumaticos.htm
http://automantenimiento.net/hidraulica/funcionamiento-y-tipos-de-valvulas-direccionales-o-de-vias/
