 7.3.5 Válvula de simultaneidad
Esta válvula tiene dos entradas X o Y y una salida A. El aire comprimido puede pasar únicamente cuando hay presión en ambas entradas. Una señal de entrada en X ó Y interrumpo el caudal, en razón M desequilibrio de las fuerza que actúan sobre la pieza móvil. Cuando las señales están desplazadas cronológicamente, la última es la que llega a la salida A. Si las señales de entrada son de una presión distinta, la mayor cierra la válvula y la menor se dirige hacia la salida A.
Esta válvula se denomina también »módulo Y (AND)».
Se utiliza principalmente en mandos de enclavamiento, funciones de control y operaciones lógicas.
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Esquema de circuito:
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Figura 120: Válvula de simultaneidad |
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7.4 Reguladores de presión
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La
operación segura y eficiente de los sistemas de potencia fluidos, de los componentes de sistema, y del equipo relacionado requiere medios de controlar la presión. Hay muchos tipos de válvulas de control automáticas de presión. Algunas de ellas proporcionan simplemente un escape para la presión que excede un ajuste de presión del sistema; algunos reducen solamente la presión a un sistema o subsistema de menor presión; y algunos mantienen la presión un sistema dentro de una gama requerida.
Estas
válvulas Influyen principalmente sobre la presión, o están
acondicionadas al valor que tome la presión. Se distinguen:
- Válvulas de
regulación de presión
- Válvulas de
limitación de presión
- Válvulas de
secuencia
Los gases utilizados en el procesamiento industrial, como el oxígeno, el nitrógeno, el hidrógeno y el propano, se almacenan en recipientes de alta presión en forma líquida. La presión de los gases a alta presión que se encuentran por encima del líquido se reduce y se regula con reguladores de gas a libras por pulgada cuadrada o kilogramo por centímetro cuadrado más bajas antes de que puedan distribuirse a través de la instalación. Las líneas de gas pueden tener reguladores adicionales en el punto de uso.
Un regulador controlado por resorte es un regulador de presión controlado internamente. Inicialmente, el resorte mantiene abierta la válvula de entrada y el gas bajo presión fluye hacia el cilindro principal a una velocidad superior a la que puede salir del cilindro. A medida que aumenta la presión en el cilindro, se alcanza una presión predeterminada donde el diafragma accionado por resorte comienza a moverse hacia arriba, lo que hace que la válvula se cierre parcialmente, es decir, la presión en el diafragma controla el flujo de gas hacia el cilindro para mantener una presión constante, en el cilindro principal y en la salida, independientemente del caudal (idealmente). La presión de salida se puede ajustar mediante el ajuste de la perilla de resorte.
Regulador controlado por peso. El regulador controlado internamente tiene un diafragma cargado con peso. La operación es la misma que la del diafragma cargado por resorte, excepto que el resorte se reemplaza con un peso. La presión se puede ajustar mediante la posición de un peso deslizante en un brazo en voladizo.
Regulador de diafragma controlado por presión. El regulador controlado internamente tiene un diafragma cargado a presión. La presión de un suministro de aire o gas externo regulado se usa para empujar el diafragma a través de una restricción. La presión del regulador se puede ajustar mediante una válvula de purga ajustable, que a su vez se utiliza para establecer la presión de salida del regulador.
Regulador de diafragma de resorte conectado externamente. El resorte mantiene abierta la válvula hasta que la presión de salida, que se alimenta a la superficie superior del diafragma, supera la fuerza del resorte sobre el diafragma y comienza a cerrar la válvula, regulando así la presión de salida.
Tenga en cuenta que la válvula está invertida desde el regulador interno y la presión interna está aislada del lado inferior del diafragma. Los diafragmas cargados con peso y aire también están disponibles para reguladores conectados externamente.
Reguladores de presión operados por piloto pueden usar un piloto interno o externo para amplificar y controlar la señal de retroalimentación. El piloto es un pequeño regulador ubicado entre la conexión de presión al regulador y la presión de carga sobre el diafragma.
La presión de la salida del regulador se usa para controlar el piloto, que a su vez amplifica la señal y controla la presión del suministro de aire al diafragma, brindando un mayor control que el disponible con el diafragma de control de presión interna. Se requiere un ligero cambio en la presión de salida para producir un cambio completo del rango de presión del regulador, lo que proporciona un sistema de alta ganancia para una buena regulación de la presión de salida.
Un regulador de presión de instrumentos operado por piloto, es similar al regulador de presión operado por piloto, pero tiene un ajuste de banda proporcional incluido, lo que brinda una función de control de ganancia o sensibilidad para brindar una mayor flexibilidad en el control. |
7.4.1
Válvula de regulación de presión ( Válvulas manorreductoras )
Las válvulas manorreductoras proporcionan una presión constante
en un sistema que funcione a una presión más baja que el sistema
de suministro. Una válvula
de reducción puede normalmente se ajustada para cualquier presión reducida
deseada dentro de los límites del diseño de la válvula. Una vez que se ajusta
la válvula, la presión reducida será mantenida sin importar los cambios en
el suministro de presión (en tanto la presión de la fuente sea por lo menos
tan alta como la presión reducida deseada) y sin importar la carga de sistema,
previendo que la carga no exceda la capacidad de diseño del reductor. Hay
varios diseños y tipos de válvulas manorreductoras. El reductor por resorte
y la válvula
controlada por piloto se discuten en este texto.
Reductor
por resorte
Fig.: Válvula manorreductora. |
La
válvula manorreductora por resorte (ver figura adjunta)
es de uso general en sistemas neumáticos. Se la nombra
a menudo como regulador de presión. La válvula
utiliza simplemente la presión de un resorte contra
un diafragma para abrir la válvula. En la parte inferior
del diafragma, la presión de salida (la presión
en el sistema de presión reducida) de la válvula
fuerza el diafragma hacia arriba para cerrar la válvula.
Cuando la presión de salida cae por debajo del punto
de ajuste de la válvula, la presión del resorte
supera la presión de salida y fuerza al vástago
de válvula hacia abajo, abriendo la válvula.
A medida que la presión de salida aumenta, acercándose
al valor deseado, la presión debajo del diafragma
comienza a superar la presión del resorte, forzando
el vástago de válvula hacia arriba, cerrando
la válvula. Usted puede ajustar la presión
de salida girando el tornillo de reglaje, que varía
la presión del resorte contra el diafragma. Esta particular
válvula por resorte fallará en la posición
abierta si ocurre una ruptura del diafragma. |
Figura : Reguladores de presión autocompensantes (A) accionados por resorte y (B) accionados por peso.
Válvula
manorreductora controlada por piloto.
La figura adjunta
ilustra la operación
de una válvula manorreductora controlada por piloto. Esta válvula
consiste en una válvula piloto ajustable, que controla la presión
de funcionamiento de la válvula, y una válvula carrete, que
reacciona a la acción de la válvula piloto La válvula piloto consiste en una válvula
de husillo vertical ( tipo "poppet") (1), un resorte (2), y
un tornillo de reglaje (3). El montaje del carrete de la válvula consiste en un carrete de válvula (10) y un resorte (4). El líquido bajo presión principal entra en el puerto de entrada (11) y bajo todas las condiciones es libre de atravesar la válvula y el puerto de salida (5). (Tanto el puerto 5 como el puerto 11 pueden ser usados quizá como el puerto de alta presión.)
Fig: Válvula manorreductora controlada por piloto.
- Válvula de husillo vertical ( tipo “poppet”)
- Resorte de válvula piloto
- Tornillo de ajuste
- Resorte de válvula carretel
- Puerto de salida de alta presión
- Puerto de salida de presión reducida
- Abertura
- Pasaje de fluido
- Pasaje de fluido
- Carretel de válvula
- Puerto de entrada de alta presión
- Cámara de fluido
- Pasaje de fluido
- Cámara de fluido
- Drenaje
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En la figura A adjunta, se ve la válvula en la posición abierta. En esta posición, la presión en el puerto de salida de presión reducida (6) no ha alcanzado la presión de funcionamiento operativa de la válvula. El líquido también atraviesa el paso 8, a través de un paso más pequeño 9 en el centro del carrete de la válvula, y dentro de la cámara 12. La presión del líquido en el puerto de salida 6 por lo tanto se distribuye a ambos extremos del carrete. Cuando estas presiones son iguales el carrete es hidráulicamente equilibrado. El resorte 4 es un resorte de baja tensión y aplica solamente una leve fuerza hacia abajo sobre el carrete. Su propósito principal es posicionar el carrete y mantener la abertura 7 en su tamaño máximo.
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A
medida que la presión aumenta en el puerto 6 ( vista B
en la figura adjunta), esta presión se transmite a través
de los pasos 8 y 9 a la cámara 12. Esta presión
también actúa en la válvula de piloto de
husillo vertical (1). Cuando esta presión aumenta sobre
la presión operativa de la válvula, la misma supera
la fuerza del resorte de la válvula piloto 2 y saca de
su asiento a la válvula de husillo vertical. Esto permite
que el líquido atraviese el puerto de drenaje (15). Debido
a que el pequeño paso (9) restringe el flujo hacia la
cámara 12, la presión del líquido en la
cámara cae. Esto causa una diferencia momentánea
en la presión a través del carrete (10) de la válvula
que permite que la presión del líquido que actúa
contra el área inferior del carrete de la válvula
supere la fuerza hacia abajo del resorte 4. El carrete entonces
es forzado hacia arriba hasta que las presiones a lo largo de
sus extremos se igualen. A medida que el carrete se mueve hacia
arriba, éste restringe el flujo a través de la
apertura 7 y hace que la presión disminuya en la salida
de presión reducida 6. Si la presión en el puerto
de salida continúa aumentando a un valor superior a la
presión preajustada, la válvula piloto se abrirá otra
vez y el ciclo se repetirá. Esto permite que la válvula
de carrete se traslade más arriba en la cámara
12; reduciendo así más aún el tamaño
de la abertura 7. Estos ciclos se repiten hasta que la presión
deseada sea mantenida en la salida 6.
Cuando
la presión en la salida 6 disminuye a un valor debajo de la presión de ajuste, el resorte 4 fuerza el carrete hacia abajo, permitiendo que más líquido
atraviese la abertura 7. Resumiendo, la válvula
de regulación de presión o manorreductora, tiene la misión
de mantener constante la presión,
es decir, de transmitir la presión ajustada en el manómetro sin variación
a los elementos de trabajo o servo elementos, aunque se produzcan
fluctuaciones en la presión de la red. La presión de entrada
mínima debe ser siempre superior a la de salida.
Regulador de
presión sin orificio de escape
El
funcionamiento de esta válvula es igual al descrito en el capítulo
4.3. No tiene el segundo asiento de válvula en el centro de la
membrana y por tanto, el aire no puede escapar cuando la presión
secundaria es mayor.
Regulador de
presión con orificio de escape
El
funcionamiento de esta válvula se ha descrito detalladamente en el
capítulo 4.3. Al contrario de lo que sucede en la precedente, es
posible compensar una sobrepresión secundaria. El exceso de
presión en el lado secundario con respecto a la presión ajustada
se elimina a través de¡ orificio de escape.
| Regulador
de presión sin orificio de escape |
Regulador
de presión con orificio de escape |
 
7.4.2
Válvula limitadora de presión ( también válvula de alivio, sobrepresión o de seguridad )
Algunos
sistemas de potencia fluidos, incluso cuando funcionan normalmente,
pueden desarrollar temporalmente una presión excesiva; por ejemplo,
cuando se encuentra una resistencia de trabajo inusualmente elevada.
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. Estas válvulas se utilizan para controlar
esta superpresión. Las válvulas de alivio son válvulas automáticas
usadas en las líneas del sistema y el equipo para prevenir un exceso
de presurización. La mayoría de las válvulas de alivio simplemente
levantan (abren) a una presión ajustada y retornan a su posición
(cerrado) cuando la presión cae levemente debajo de la presión de
elevación. No mantienen flujo o presión en una cantidad dada, sino
que evitan que la presión se eleve sobre un nivel específico cuando
el sistema se sobrecarga temporalmente.
Figura : Válvula de seguridad. Se instalan válvulas de seguridad en todos los recipientes de alta presión, desde generadores de vapor hasta calentadores de agua domésticos. La válvula permanece cerrada hasta que la presión en la cara inferior de la válvula alcanza un nivel predeterminado establecido por el resorte. Cuando se alcanza este nivel, la válvula se mueve hacia arriba permitiendo que el exceso de presión escape a través de la ventilación.
Las
válvulas limitadoras de presión del sistema principal están instaladas
generalmente entre la fuente de la bomba o de la presión y la
primera válvula de aislamiento del sistema. La válvula debe ser
lo bastante grande como para permitir que la salida de fluido
completa de la bomba hidráulica sea retornada al depósito. En
un sistema neumático, la válvula de descarga controla la sobrepresión
descargando el exceso del gas a la atmósfera.
Figura : (a) regulador operado por piloto y (b) válvula automática de seguridad de presión.
7.4.3
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 P hacia la salida A.
Esta no se abre, hasta que en el conducto de mando Z no se ha
formado una presión ajustada. Un émbolo de mando abre el paso de P
hacia A.
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). La señal sólo se transmite después
de alcanzar la presión de sujeción.
Ejemplo:
El
vástago del cilindro 1.0 no entra hasta que en la válvula de
secuencia 1.5 la presión no haya alcanzado el valor ajustado.
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