Conceptos Básicos de Neumática e Hidráulica 


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CIRCUITOS DE CONTROL REMOTO PARA VÁLVULAS DE ALIVIO OPERADAS POR PILOTO

En la Fig. 5.9, observamos una combinación de ventea y reducción de presión . La válvula de control remoto (1)  puede ser accionada en forma manual a a través de una solenoide. En su posición central tiene la presión conectada a tanque y la salida al cilindro bloqueadas. Cuando el Solenoide A es energizado , la línea de venteo es bloqueada y la válvula (3)  funciona normalmente como una válvula de alivio. Cuando el solenoide 8 es energizado,  la conexión RC es conectada a la válvula 2 asumiendo entonces el circuito la presión ajustada en esta. 

En la Fig. 5.10 observamos un sistema de presiones múltiples , con la válvula (1) en posición central, la conexión RC está bloqueada, y el sistema se encuentra operando al máximo valor de presión ajustado en el volante de la válvula principal (4). Cuando el solenoide A o B son energizados la conexión RC es conectada a las válvulas de control remoto 2 o 3 que colocan el circuito a sus correspondientes valores de ajuste. 

Es realmente ilimitado el numero de niveles de presión que pueden ser obtenidos de esta forma pero siempre el valor máximo de presión debe quedar fijado en la válvula 4.

VÁLVULAS BY PASS, 0 VÁLVULAS DE SECUENCIA Y DESCARGA

La válvula hidráulica by-pass , que observamos en las ilustraciones cumplen propósitos generales en el control de la presión de un circuito hidráulico, pueden operar como contrabalanceo,  secuencia , descarga  y otras funciones requeridas por una válvula de dos vías operada .

En la fig. 5.11 en su parte A vemos el corte básico de una válvula de by-pass sin retención incorporada para el libre flujo en sentido inverso. Un uso común para estas válvulas es descarga de bombas, en estos casos el flujo siempre es de la entrada a la salida, y nunca en dirección opuesta.

 

En la parte B ,  vemos el corte básico con la adición de una válvula de retención incorporada, Su uso común es el de secuencia a contrabalanceo, cuando el flujo debe ser reverso durante una parte del ciclo.

La válvula de by-pass a válvula de secuencia es una válvula de dos vías, normalmente cerrada y operada por piloto, el vástago compensado a la presión se encuentra en posición normalmente cerrada mediante la acción de un resorte ajustable. 

La válvula puede ser abierta mediante la aplicación de una presión piloto en el extremo del vástago opuesto al resorte, la tensión de este determina el nivel de la presión piloto necesaria para efectuar la apertura de la válvula.

SUMINISTRO PILOTO La válvula esta realizada para recibir señales piloto procedentes del suministro interno de presión o de un suministro externo, conectado en la conexión piloto externo. Si el suministro piloto es externo, el pasaje interno debe ser bloqueado mediante un tapón en algunos modelos de válvulas este pasaje interno es bloqueado mediante la rotación de la tapa inferior de la válvula 180º .

El suministro de presión piloto externo es empleado en los casos de descarga de bomba y en cierto tipos de contrabalanceo. El pilotaje interno es empleado en otros casos de contrabalanceo y para aplicaciones de secuencia.

Drenaje. Es necesario una especial atención para el venteo a drenaje de la cámara en la cual actúa el resorte del vástago principal de la válvula by-pass a secuencia. La cámara donde actúa el resorte debe ser venteada aproximadamente a presión atmosférica, cuando el vástago se mueve el volumen de la cámara del resorte varía , de esta forma necesitamos mantener esta cámara a presión atmosférica a los efectos de no interferir la acción del vástago principal. Un drenaje externo es provisto en la válvula y debe ser conducido al tanque sin restricciones apreciable.  En muchos circuitos la cámara del resorte puede ser drenada hacia el conducto de la salida principal de la válvula y para obtener ello podemos abrir el pasaje del drenaje interno que normalmente se encuentra taponado. En muchos tipos de válvulas puede obtenerse el drenaje interno a externo mediante la simple rotación de 180º de la tapa superior,

Podamos  tomar como patrón para efectuar los drenajes de una válvula de secuencia o descarga el siguiente axioma: sólo podamos drenar internamente una válvula de descarga o secuencia,  cuando su conexión principal de salida va dirigida al tanque.

 

APLICACIONES DE LA VÁLVULA BY PASS

En la Fig. 5.12 podemos observar un sistema de presión alta y baja mediante el empleo de una bomba de baja presión PF-1 y una de alta presión y pequeños volumen PF-2 . 

El circuito esta realizado para proveer un alto volumen de aceite procedente de ambas bombas a baja presión, para producir el rápido avance de un cilindro hasta el punto de trabajo. Cuando se llegue a este punto la bomba PF-1 debe ser automáticamente descargada,  empleando la válvula by pass quedando entonces. aplicada toda la potencia del motor eléctrico para mover la bomba de alta presión PF-2. En este circuito la válvula 1 es la by pass,  2 es la válvula de alivio del circuito y 3 es la válvula de retención que aísla ambas bombas.

Para esta aplicación la válvula 1, que alivia la bomba PF-1 es externamente pilotada desde la bomba PF-2. Siendo que la salida principal de la válvula 1 está permanentemente conectada al tanque , ella está drenada internamente tal como su símbolo . La presión a la cual la válvula 1 descargará la bomba al tanque es controlada mediante su volante de ajuste. La acción de la válvula 1 es diferente a la de la válvula de alivio en este circuito . Si empleáramos una válvula de alivio en reemplazo de la válvula 1, cuando la bomba PF-1  llegue al valor ajustado aliviará la bomba PF-1 a ese valor permanente esto producirá un calentamiento como así también una demanda de potencia del motor eléctrico . Empleando una válvula by-pass,cuando esta es descargada por la señal piloto procedente de la otra bomba la bomba PF-1 es completamente descargada y consume solamente la potencia necesaria para las pérdidas por fricción no generando calor en el sistema hidráulico.

La válvula de retención 3 en este circuito proviene a la bomba PF-2 de la descarga cuando PF-1 está conectada al tanque. La válvula 2 de alivio cumple la función de regular la presión general del sistema .

En la Fig. 5,13 observamos un cilindro hidráulico soportando un peso ,este debe ser contrabalanceado para prevenir su caída libre y descontrolada cuando la válvula direccional 2 es cambiada.

Si no se contrabalanceara el cilindro caería rápidamente por la gravedad produciendo vacío ya que no podría ser satisfecha la demanda mediante el caudal de la bomba,

La válvula 1 es la válvula de contrabalanceo conectada por piloto interno, y drenaje externo , su volante es ajustado usualmente a una presión ligeramente superior para soportar la carga sin la acción ido la bomba. Es necesario llevar este valor al mínimo a los efectos de no sustraer fuerza en el movimiento de descenso del cilindro . Para asta aplicación la válvula by-pass tiene válvula de retención incorporada para que el circuito no pueda funcionar normalmente en la carrera de retracción , de esta forma el flujo de aceite reverso es libra hacia el extremo delantero del cilindro .

Un drenaje externo es recomendado en esta aplicación , ya que de hacerla en forma interna los pequeños volúmenes de aceite de la cámara del resorte quedarían dirigidos a la cámara delantera del cilindro produciendo este un movimiento no deseable.

En la Fig., 5.14 la válvula by-pass es empleada para permitir desplazamiento de un gran volumen de aceite asistiendo en la función a una válvula de cuatro vías llamada válvula 2,  dispuesta de tal forma que descarga el caudal de aceite proceden te de la cara ciega del cilindro cuando este se retrae .

Cuando se emplean cilindros con vástagos de gran diámetro , el aceite descargado de la cara ciega puede ser considerablemente mayor que el volumen de la bomba .

En el caso de una relación 2:1 en radio de cilindros el volumen desplazado por la ciega es dos veces el volumen de la bomba , esto implica el empleo de una válvula de cuatro vías de gran tamaño para evitar ello el agregado de una válvula 1 by-pass como ayudante opera de la siguiente forma: para este caso la válvula es conectada con operación de piloto externo esta operación de piloto proviene de la conexión de cilindro opuesto. La válvula puede ser drenada internamente ya que su descarga principal esta conectada permanentemente al tanque,

En uso la válvula 1 es ajustada a un nivel de presión ligeramente superior al valor de presión de retorno en la carrera de retroceso del cilindro,  es por eso que cuando el cilindro hace su carrera de avance la válvula 1 permanece cerrada y la acción del circuito es normal, Cuando el cilindro hace su carrera de retroceso la presión piloto abre la válvula 1 , permitiendo un flujo adicional al tanque.  La acción es enteramente automática.

En la Fig., 5,15 la válvula by-pass es utilizada como válvula de secuencia para permitir el avance de cilindros en una predeterminada secuencia.

 

El operador inicia el ciclo cambiando la válvula de cuatro vías 2.

El aceite es dirigido al cilindro 1 provocando su avances.  El aceite no puede pesar a través de la válvula de secuencia 1 hasta que la presión en ese circuito no haya alcanzado el valor de ajuste de la válvula 1 . Cuando esto sucede,  el cilindro 2 avanza, la válvula de secuencia 1 efectúa un trabajo de registro manteniendo una presión constante en el cilindro 1 a igual al ajuste de su resorte de carga.

Cuando el cilindro 2 alcanza el máximo de su carrera la válvula de secuencia se abre totalmente quedando aplicado entonces la presión total de la bomba en ambos cilindros 

Es imperativo un drenaje externo en la válvula 1 a los efectos de que el total de la presión quede aplicado a ambos cilindros. De emplearse un drenaje interno los cilindros dividirán la presión entre ellos y ninguno de ellos recibiría el total de la presión .

En el circuito se ilustra otro punto importante . Una válvula de control de flujo es empleada para controlar la velocidad de avance del cilindro 1. En estas condiciones la válvula de secuencia debe ser conectada con piloto externo, ese punto de conexión debe ser tomado procedente directamente de la conexión del cilindro, Si esto no fuera así el incremento de presión que se produce antes de la restricción operaría la válvula de secuencia en forma prematura.

VÁLVULAS HIDRÁULICAS DE REDUCCIÓN DE PRESIÓN .

En la Fig. .5.6 aparece el corte esquemático y constructivo de una válvula de reducción de presión como así su símbolo completa y simplificado. 

Fig. 5.16

Refiriéndonos a la parte A de la figura, la válvula reductora de presión mantiene una presión reducida a su salida, independientemente de la presión más elevada en su entrada. El vástago de la válvula, en operación , asumen una posición intermedia controlando el flujo de tal manera de mantener la presión a la salida al valor deseado.

Si la presión en la salida tiende a su superar el valor de ajuste, el vástago se mueva hacia la derecha por la acción de la presión piloto en su cara izquierda, previendo de esta manera un incremento por sobre el valor de ajuste .

En nivel deseado de presión de salida es establecido no por el resorte principal sino por el valor de la presión de aceite, que es mantenida mediante una pequeña válvula de alivio controlada por el operador. El orificio de conexión a ésta válvula de alivio es de pequeño diámetro a los efectos de que pueda ser evacuado por la pequeña válvula de alivio .

Cuando el aceite pasa a través de la válvulas su vástago continuamente regula  el flujo a los efectos de mantener una presión constante a la salida. Si el flujo de aceite cesa es decir si un cilindro llega al final de su. carrera , el vástago de la válvula accionado por la presión piloto en su cara derecha , se mueve completamente hacia la derecha previniendo un incremento de presión estática en la cara de salida, El vástago en condiciones estáticas  ,drena a través de la válvula de alivio piloto, no permitiendo un incremento de la presión de salida.

Si la presión de entrada es tan baja como la del valor de ajuste de la válvula , el vástago se mueve completamente hacia la izquierda  trabajando en condiciones de flujo libre a través dé la válvula .

En esas condiciones obviamente la presión de salida es igual a la presión de entrada. 

Las válvulas reductoras de presión deben construirse mediante el adicional de válvulas de retención en paralelo para permitir el flujo reverso de aceite durante ciertas partes del ciclo de un circuito. Esto es comparable a la válvula de retención que hemos visto aplicadas en las válvulas by-pass.

Todas las válvulas reductoras de presión están provistas de una conexión de drenaje externo este debe ser siempre llevado al tanque en los circuitos. Esto se hace para cumplir dos propósitos :

1)Sin ese drenaje la válvula jamás podría mantener una presión constante con referencia a la presión atmosférica. 

2) Sin este drenaje la válvula no podría mantener un valor constante de reducción de presión independientemente de las condiciones de presión de entradas .

Una de las aplicaciones más comunes de la válvula reductora de presión es cuando en un determinado punto del circuito deseamos trabajar a una presión inferior que la presión máxima de servicio. 

En la Fig. 6.17 observamos esto,

La válvula de alivio principal no 2  está regulada a 5.000 lb./pulg²  la válvula reductora de presión 1 está regulada para una presión de 1.000  lb./pulg²  .

Si un circuito está conectado a la válvula reductora de presión llega a un punto de parada,  por ejemplo un cilindro al extremo de su carrera, el vástago de la válvula reductora de presión 1, se cierra totalmente impidiendo de esta forma que la presión se incremente dentro del cilindro más allá del valor deseado. Esto sucede independientemente del resto de las condiciones de funcionamiento del circuito.

En la Fig.  5.18 estamos frente el caso de un cilindro que debe efectuar su carrera de avance a máxima presión mientras que la carrera de retroceso deseamos que se efectúe a valores menores, a los efectos de lograr esto , la válvula reductora de pensión 1 actúa situada entre la válvula de comando 2 y  la cara delantera del cilindro cuando la válvula se encuentra en la posición del dibujo el aceite procedente de la bomba ingresa a la cara delantera del cilindro a través de la válvula reductora al valor fijado por el resorte de regulación en ella.

La válvula de retención dispuesta en paralelo permite el flujo libre cuando el cilindro efectúa la carrera de avance, retornando entonces  el aceite procedente de la cámara delantera libremente al tanque a través de la válvula de comando.

En la Fig. 5.19 en este circuito , el total de la presión de la bomba es requerida para el cilindro de trabajo pero la presión debe ser limitada en su valor para el cilindro de sujeción

La válvula reductora de presión 1, está instalada en la línea de ingreso a la válvula direccional nº 2 que comanda el cilindro de trabajo por este motivo y siendo en esa línea, el flujo unidireccional, esta válvula no necesita tener una válvula de retención en paralelo.

En la Fig. 5.20 podemos observar el control remoto de una válvula reductora de presión. En el ejemplo usamos una válvula de dos vías normalmente abierta e instalada sobre la línea de drenaje de la válvula reductora de presión 1.  Con la válvula 2 abierta la válvula reductora trabaja normalmente entregando una presión reducida a su salida, con la válvula 2 cerrada la válvula reductora pasa a queda inoperativa como tal y da a su salida la misma presión que a su entrada.

Si en lugar de conectar en el drenaje una válvula como la 2 conectamos una válvula de alivio , el operador puede variar la presión de salida en cualquier valor entre 0 y la presión máxima de entrada a la válvula reductora . 

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