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Tema B-5:
Elementos de Control en los circuitos neumático: “VÁLVULAS” 5.1- INTRODUCCIÓN En los circuitos neumáticos hay unos elementos encargados de controlar la puesta en marcha o paro del circuito, la presión, el caudal, la dirección del flujo del aire, etc. Estos “elementos de mando” del circuito son las válvulas. Según la forma en que estén construidas pueden ser válvulas de corredera, de asiento, de bola, etc. Según su función distinguimos tres tipos: • Válvulas de control de dirección o distribuidoras. • Válvulas de control de caudal. • Válvulas de control de presión.
5.2- VALVULAS DISTRIBUIDORAS. Son las que gobiernan la dirección y el sentido en que circula el aire, es decir son las que determinan el camino que ha de tomar el fluido, permitiendo el paso del aire o cerrándolo. Se caracterizan e identifican por 2 números que definen sus 2 características funcionales: • El nº de vías: son los conductos activos de entrada o salida de aire de la válvula. • El nº de posiciones: nº de conexiones diferentes que pueden obtenerse entre las vías, es decir, las posiciones que puede adoptar la válvula. Así, cuando estamos hablando de una válvula 3/2 estamos definiendo una válvula con 3 vías y 2 posiciones.
5.2.1- REPRESENTACION GRAFICA. Para representar las válvulas distribuidoras en los esquemas de circuito se utilizan símbolos; éstos no dan ninguna orientación sobre cómo están construidas, sino solamente indican su función. Las posiciones se representan por cuadrados, dibujados uno a continuación de otro. La cantidad de cuadrados indica la cantidad de posiciones de la válvula distribuidora. Los conductos interiores de las válvulas determinan los orificios de entrada o de salida del aire o “vías” y son representadas por pequeños trazos sobre las bases superiores e inferiores del cuadrado que indica la posición de reposo o de inicio. La salida del aire se representa por un triángulo.
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Las vías se unen mediante líneas rectas que representan los conductos interiores y el sentido de circulación del aire lo representan las flechas. Un pequeño trazo perpendicular a una vía indica que ésta se encuentra cerrada. Por posición de reposo o inicial se entiende, en el caso de válvulas con dispositivo de reposición, (por ejem. un muelle) aquella posición que las piezas móviles ocupan cuando la válvula no está conectada. Es la posición por medio de la cuál comienza la secuencia de movimientos. Cuando se acciona esa válvula pasa a la posición de trabajo hasta que “algo” le indique que retorne a la posición inicial. La nomenclatura de las vías se puede realizar bien por letras mayúsculas (DIN 24300) o bien por números (CETOP) de la siguiente manera: Salidas de trabajo Toma de presión Escapes de aire Conexiones de mando o pilotaje:
A, B, C, ................ P ................... R, S, T, ................. X, Y, Z .................
2, 4, 6... 1 3, 5, 7... 12, 14, ....
CETOP: Comité Europeo de Transmisiones oleohidráulicas y neumáticas.
5.2.2- ACCIONAMIENTO DE LAS VALVULAS DISTRIBUIDORAS. El accionamiento de las válvulas se puede descomponer en cuatro grupos, según la naturaleza del sistema: • Manualmente • Por medios mecánicos. • Por medios neumáticos. • Por medios eléctricos -Accionamiento manual. Por pulsador rasante (A), pulsador de hongo (B), palanca (C), y de pedal (D). -Accionamiento mecánico. Por pulsador (A), rodillo (B), rodillo escamoteable (C), muelle(D), accionamiento con enclavamiento mecánico(E). -Accionamiento neumático. Por presión (A), por depresión (B), presión diferencial (C), accionamiento a baja presión (D y E), y servopilotaje positivo (F), servopilotaje negativo (G). -Accionamiento eléctrico. Por electroimán (A), por electroimán servopilotado (B).
El órgano de accionamiento de la válvula suele indicarse en la posición de trabajo y el de órgano de recuperación en la de reposo.
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5.2.3- VALVULAS 2/2. Son válvulas normalmente cerradas en posición de reposo. En la figura vemos una válvula de este tipo con asiento cónico. En posición de reposo, el muelle hace que la bola asiente y el aire de alimentación no puede circular a través de ella. Si se aprieta el pulsador la bola se separa de su asiento y permite la entrada de aire.
5.2.4- VALVULAS 3/2 En las figuras podemos observar este tipo de válvula con asiento plano. En la figura A se encuentra normalmente cerrada en posición de reposo. La vía 1 esta cerrada, mientras que la vía 2 se comunica con el escape 3.Cuando accionamos la válvula, la vía 3 queda cerrada y el aire comprimido circula de 1 hacia 2. La figura B está normalmente abierta, por lo que la vía de alimentación (1) se comunica con la de utilización (2), hasta que al pulsar la leva se cierra la (1) y la (2) se une al escape.
5.2.5- VALVULAS 4/2 En estas válvulas no se diferencia la posición abierta o cerrada ya que siempre permiten el paso del aire a un conducto o a otro. En la figura tenemos una válvula 4/2 con accionamiento neumático. La alimentación principal se efectúa por (1), las vías de utilización son la (2) y la (4), el escape es el (3) y las vías de pilotaje son la (12) y la (14). Cuando existe señal en (14) la corredera y el cursor se desplaza hacia la izquierda con lo cual la vía (2) está en escape y la vía (4) alimentada. Al invertir la señal de pilotaje, la corredera se mueve hacia la derecha y comunica la vía 2 con la alimentación en 1 y la vía 4 con el escape 3.
5.2.6- VALVULAS 5/2 En la figura vemos un ejemplo de esta válvula fabricada con mando neumático y de corredera. La alimentación de presión 1 esta conectada con la vía 4 y la 2 con la atmósfera, a través del escape 3, cuando se manda señal de pilotaje por la 14. Cuando la corredera recibe el impulso opuesto por 12, se alimenta la vía 2 y se pone la 4 a escape 5. Departamento de Tecnología
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5.2.7- VALVULAS 4/3 Normalmente su posición central es de reposo. En la primera figura la posición central es desbloqueada, es decir, el aire de los accionamientos se conecta con el escape. Sin embargo, en la figura B, la posición central es de bloqueo, es decir, provoca un bloqueo del aire en el interior del sistema o elemento colocado posteriormente.
5.2.8- EMPLEO DE LAS VALVULAS DISTRIBUIDORAS. Las aplicaciones más frecuentes de las válvulas estudiadas son: • • • • • • •
Válvulas 2/2, normalmente cerrada. Sirve como válvula de paso y para el mando negativo. Válvulas 3/2, normalmente cerrada. Se emplea para emitir señales de pilotaje sobre otras válvulas y para el mandato de cilindros de simple efecto. Válvulas 3/2, normalmente abierta. Se puede aplicar en el gobierno de cilindros de simple efecto de largo tiempo de acción. Válvulas 4/2. Es utilizado para el gobierno de cilindros de doble efecto. Válvulas 5/2. Igual que la anterior. Válvulas 4/3, posición central de bloqueo. Se emplea cuando un cilindro de doble efecto debe quedar bloqueado en un punto intermedio de su recorrido. Válvulas 4/3, posición central de desbloqueo. Se emplea cuando un cilindro de doble efecto se debe quedar desbloqueado en un momento de su actuación.
5.3- VALVULAS ANTIRETORNO. Su misión es impedir el paso del aire comprimido en un sentido determinado y garantizar su libre circulación en el opuesto. La obturación del paso puede lograrse con una bola, disco, cono, etc., impulsada por la propia presión de trabajo o bien con la ayuda complementaria de un muelle.
5.4- SELECTORES DE CIRCUITO. (función “O”) Estas válvulas permiten la circulación de aire desde dos entradas opuestas a una sola salida en común. Se coloca cuando se debe mandar una señal desde 2 puntos distintos. Eléctricamente se le conoce como montaje en paralelo y según la lógica se llama función “O”.
5.5- VALVULAS DE ESCAPE RAPIDO. Su misión es evacuar rápidamente el aire de cualquier recipiente. Departamento de Tecnología
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El aire entra por 1 y desplaza la membrana de obturación, lo que bloquea el escape 3 y conecta el orificio 2. Cuando cesa la alimentación en 1 el aire mueve la membrana hacia 1 y escapa con rapidez por 3.
5.6- VALVULAS DE SIMULTANIEDAD. Es utilizada cuando se necesitan dos o más condiciones para que una señal sea efectiva. En la válvula se ve que toda señal procedente de x o y bloquea ella misma su circulación a 2. Sólo cuando están presentes las dos señales, se tiene salida por (2). Eléctricamente se le conoce por montaje en serie y en las funciones lógicas como función “Y”. Este elemento puede ser sustituido por el montaje en serie de 2 válvulas 3/2, o bien, sólo por una válvula 3/2 pilotada por aire y retorno por muelle.
5.7- REGULADORES DE CAUDAL. Sirven para controlar las velocidades de los cilindros. Existen dos clases de reguladores: • De un solo sentido: el aire entra por el orificio de alimentación 1 y no encuentra obstáculos para circular a través del dispositivo antiretorno hacia el dispositivo de salida 2 en cambio no puede hacerlo en sentido contrario, el caudal se regula por medio de un tornillo. • De dos sentidos: El fluido pasa estrangulado tanto a la ida como a la vuelta.
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5.8- TEMPORIZADORES. Sirven para controlar el tiempo que transcurre entre la entrada de una señal de pilotaje y la respuesta que debe producirse. Son unos módulos compuestos de una estrangulación graduable, una cámara de acumulación y un distribuidor pilotado. Funcionamiento: el aire entra por la entrada 12 y llena un deposito que es regulado por una válvula estranguladora y cuando este llega a su presión deseada mueve la válvula 3/2 que hace que entre aire a través de ella. Para la reposición se debe purgar la línea de mando para vaciar el deposito acumulador.
5.9- VALVULAS DE CONTROL DE PRESION. Estas válvulas actúan sobre la presión del aire manteniéndola regulada desde un valor nulo hasta otro máximo que corresponde al valor de la presión de alimentación. La regulación se realiza por medio de un elemento roscado. Este tipo de válvulas se utiliza: -Como válvula de seguridad en los equipos generativos de aire comprimido, para que la presión se mantenga por debajo de un limite. (Válvula de descarga). -Para alimentar elementos de trabajo a presiones diferentes (válvula de secuencia). -Para mantener la presión de alimentación establecida en un determinado valor.
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