Conceptos Básicos de Neumática e Hidráulica 


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HIDRÁULICA

 



 

VÁLVULAS DE ALIVIO DE ACCIÓN DIRECTA  

Tal como observamos en la Fig. 5.1 una forma simple esta constituida por una esfera cargada por un resorte. Varias formas de elementos de cierre pueden ser realizados en reemplazo de la esfera y que pueden actuar como del tipo de las válvulas anti-retorno

Estas válvulas de alivio de acción directa deben ser únicamente como elementos de seguridad, su funcionamiento y rendimiento son muy  inferiores a las válvulas de alivio compensadas y pilotadas

Las razones de su limitación de funcionamiento podemos enumerarlas de la siguiente forma :

1) El valor diferencial existente entre la presión de apertura y la presión de flujo total de la válvula es demasiado amplio, tal como podemos observarlo en la figura nº 5.2.

La acción ideal de una válvula de alivio es la de aliviar el flujo total generado por la bomba una vez que se ha llegado al limite de presión fijado mediante la carga del resorte , desafortunadamente esta condición es prácticamente imposible de lograr.

La presión de ruptura esta definida por  el valor de presión al cual el aceite comienza a pasar del circuito principal al tanque. En las válvulas de alivio de acción directa, para que ello ocurra el sistema de presión tiene que balancear la tensión de oposición del resorte. La compresión de este resorte hace que para obtener una apertura total de la válvula de alivio deba incrementarse la presión a valores no aceptables en un circuito bien diseñado.

En la Fig. 5.2, observamos la performance de una típica válvula de alivio de acción directa de construcción sumamente económica ,  ella está ajustada a una de ruptura de 1.000 lb./pulg²  y está conectada a un sistema que entrega 20 galones por minuto hacia un cilindro hidráulico.

Cuando este cilindro alcanza el final de su carrera o se detiene por acción de su trabajo, la presión se incrementa llegando al punto A del diagrama al nivel e 1.000 lb./pulg² . 

Cuando la carga se incrementa, parte del aceite que entrega la bomba es descargado al tanque y el cilindro desciende su velocidad de trabajo. Por ejemplo cuando la  presión está a 1.200  libras. aproximadamente 10 galones por minuto son entregados al cilindro moviéndose este a la mitad de la velocidad. A 1.500 lb.  el cilindro se detiene, recién a esa presión todo el caudal de la bomba es enviado al tanque a través de la válvula de alivio.

De este hecho podemos deducir que no solo el cilindro ve afectada su velocidad de desplazamiento sino, que se produce una gran perdida de energía transformada en calor que concluye con el sobrecalentamiento de todo el sistema hidráulico. 

VÁLVULAS DE ALIVIO DE OPERACIÓN  PILOTO

Una válvula de alivio accionada por piloto está constituida por un vástago principal cerrado en una cámara primaria donde se hace presente la presión hidráulica , el nivel de regulación es efectuado por una pequeña válvula de alivio de acción directa ubicada sobre el cuerpo de la válvula principal y controlada a través de un volante de ajuste. El resorte principal es relativamente liviano , motivado porque el vástago principal en cuestión está compensado en cualquier rango de presión a que opera la válvula ,  por otra parte puede ser montado en cualquier posición. Las ventajas de este tipo de válvulas son las siguientes:

1) La diferencial existente entre la presión de ruptura y la de alivio total es mucho menor que las válvulas de acción directa .

2) Tiene un rango de ajuste mucho más extendido que las válvulas  de acción directa.

3) Pueden ser controladas en forma remota para cambiar y variar la presión de servicio como ser desviadas totalmente permitiendo descargarla bomba libremente al tanque .

ACCIÓN DE UNA VÁLVULA DE ALIVIO OPERADA POR PILOTO

En la Fig. 5.3 observamos el diagrama de acción de una válvula de este tipo.- En el diagrama surge que la diferencial de presiones entre el punto A ( presión de ruptura) y el punto B ( total alivio del sistema) es de escasamente 100 lb.,  lo que en el caso del circuito anterior permitiría la detención absoluta del cilindro sobrecargado . 

PRINCIPIO DE OPERACIÓN DE UNA VÁLVULA DE ALIVIO OPERADA POR PILOTO

En la Fig. 5,4, observemos que el vástago principal está cerrado contra el asiento inferior mediante la acción de un resorte de oposición

La presión proveniente de la bomba pasa a la zona superior a través de un pequeño orificio realizado en el vástago . de esta manera de ambas caras de las válvula tenemos el mismo valor de presión, El nivel de presión de la cámara superior es mantenido mediante una pequeña válvula piloto de alivio directa controlada por la perilla de ajuste ,  cuando la presión de suministra supera el valor de ajuste del resorte de la válvula piloto el asiento de esta se retira permitiendo un drenaje de la cámara superior del vástago principal hacia el tanque este drenaje produce un descarga de presión que desbalancea el vástago principal forzándolo a abrir el asiento , esta apertura del asiento es proporcional a la diferencial de presión que existe, produciéndose entonces el alivio de la bomba hacia el tanque manteniendo en el circuito el valor de presión ajustado.

En la Fig. 5,5, en parte A , observamos el símbolo completo USA de la válvula de alivio , las varias partes corresponden a las reales en su construcción .

En la Parte B, vemos el símbolo simplificado de usa general en diagramas de circuito , donde la línea marcada como control remoto la distingue de las válvulas de alivio de acción directa.

CONTROL REMOTO DE VÁLVULAS DE ALIVIO POR ACCIÓN PILOTO

La mayoría de las válvulas de alivio operadas por piloto llevan una conexión externa de control que usualmente es de 1/4" B.S.P.T. Este orificio esta generalmente identificado por las letras RC, o por la palabra VENT, Para que las condiciones de control remoto de la válvula sean adecuadas es aconsejable no montar los sistemas de control a más de diez pies de la válvula principal.

En la Fig. 5.6 la válvula 1, es una pequeña válvula de alivio auxiliar instalada en un punto distante en la válvula de alivio principal y conectada al venteo mediante una cañería de un cuarto o 3/8". Esto permite al aperador controlar remotamente la presión de servicio.

La válvula 1 esta conectada en paralelo con la válvula 2  que es la sección piloto de la válvula principal, y que a su vez está controlada por un volante de ajuste. Cuando dos válvulas de alivio se encuentran conectadas en paralelo sobre la misma línea de presión hidráulica aquella que esta ajustada al valor más bajo tiene preponderancia sobra el circuito, es por ello que debemos tomar la siguiente precaución el volante de ajuste de la válvula principal debe estar colocando al valor más elevado de presión deseada, de esta forma la válvula de control remoto 1 puede ser ajustada a valores más bajos que el anunciado precedentemente. La válvula de control remoto nunca podrá ser ajustada a valores superiores fijados en la válvula 2.

Un uso común del control remoto es la colocación de válvulas de control remoto montadas en panel y conectadas mediante tuberías de pequeña sección, a los efectos de que los operadores puedan efectuar el control de un equipo a distancias .

La máxima separación de 3 metros es sugerida a causa de que con líneas más largas la respuesta tiende a ser perezosa , separaciones más largas son posibles en algunas instalaciones con adecuados tipos de válvulas de alivio.

En la Fig. 5.7 observamos un tipo de válvula de alivio de acción directa de tamaño reducido fabricada para ser utilizada como control remoto de una válvula de alivio principal.

VENTEO DE UNA VÁLVULA DE ALIVIO DE ACCIÓN PILOTO

En la Fig.5.8. la válvula (1) es una válvula de ventea, puede ser instalada en forma adyacente en la válvula de alivio principal a a una distancia de 3 metros.

Generalmente es una válvula a miniatura de apertura manual , accionada a solenoide, o por acción mecánica. Refiriéndonos al diagrama la operación es la siguiente: la conexión RC a la válvula principal es directa venteando ese orificio al tanque mediante la válvula exterior (1) ,  se reduce la presión al valor O , entonces el aceite proveniente de la bomba impulsa al vástago principal de la válvula de alivio hacia arriba y se produce una apertura libre de descarga al tanque.

El resorte principal que sostiene el vástago principal cierra este a valores relativamente bajos similares a los de tensión de una válvula de retención. Este valor crea una presión remanente cuando la válvula principal es venteada, valor que llega según las diferentes marcas de válvulas al nivel de 15 a 75 lbs/pulg.2.

La válvula (1) puede ser una válvula de dos vías normalmente, o normalmente abierta dependiendo ello de las condiciones en que vanos a utilizar el circuito, Usualmente una válvula normalmente abierta es preferida especialmente si es del tiempo tiempo de accionamiento a solenoide.

Reviendo la operación de ventea podemos decir: cuando la válvula remoto (1) está cerrada la válvula de alivio funciona en sus condiciones normales coma si el orificio RC estuviera taponado.

Cuando la válvula (1) es abierta, se alivia la presión de la cámara superior, provocando la apertura total de la válvula de alivio al tanque.

Accionamiento de las válvulas

Estos están referidos a la forma o el medio que se utiliza para desplazar el conmutador dentro de la válvula o el elemento de cierre. Pueden ser mecánicos (como muelles, rodillos, rodillos abatibles), manuales (pulsadores, palancas, pedales) y además accionados neumática e hidráulicamente.

En los accionamientos del tipo mecánico y manual, es necesario aplicar una fuerza directamente sobre el conmutador ya sea con palancas resortes o pedales, entre otros, en cambio en los accionamientos neumáticos y/o hidráulicos es la presión de un fluido que actúa sobre el conmutador la que genera la fuerza necesaria para provocar el desplazamiento, por otro lado puede generar también fuerza, la depresión del fluido para desplazar el conmutador.

Válvula hidráulica solenoide eléctrica.

La válvula de solenoide eléctrica funciona al suministrar corriente eléctrica al imán de la bobina, el campo magnético mueve el cuerpo de cilindro deslizante de la válvula, el cual dirige el aceite.

Cabe recordar que la única diferencia entre una válvula hidráulica / eléctrica y una válvula hidráulica ordinaria es la forma en que se mueve el cuerpo de cilindro.

Fig. 5.8A

Las válvulas de solenoide constan de una válvula de cartucho y una solenoide (Fig. 5.8A). Para desarmar la válvula quite el conjunto de la solenoide y luego destornille cuidadosamente el cuerpo de la válvula. Los anillos “O” y los sellos deberían ser reemplazados cada vez que se retire o reemplace el cuerpo de la válvula.

En el interior de la válvula de cartucho está el cuerpo de cilindro de la válvula, el inducido y el resorte del inducido. Las tolerancias de fabricación son extremadamente estrechas y se debe tener sumo cuidado al limpiar este tipo de válvulas.

Fig. 5.8B

Fig. 5.8C

Las Figura 5.8B y 5.8C son sólo para propósitos ilustrativos, para ver un despiece de ejemplo. La mejor forma de limpiar la válvula de cartucho es sumergirla en alcohol mineral limpio y utilizar una sonda para empujar el carrete interno hacia adentro y hacia fuera 20 o 30 veces para expulsar el material contaminante. El alcohol mineral no afecta el material de los anillos “O”.

 


 

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