Conceptos Básicos de Neumática e Hidráulica 


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VÁLVULA OPERADA POR PILOTO, CONTROLADA POR DOBLE SOLENOIDE ( Fig. 7.16.b.)

Cuando el solenoide de una válvula como la vista en anteriores figuras, debe actuar durante un cierto tiempo , habíamos visto que era necesario mantener durante ese lapso de tiempo la corriente eléctrica del mismo, por tal motivo, cuando se trataba de operar la válvula con un breve impulso eléctrico, era necesario recurrir a una válvula accionada por doble solenoide.

En el caso de tratarse de una válvula cerrada por piloto, y que trabaje con las mismas características de aquélla , será imprescindible accionar también la válvula piloto con doble solenoide como se ha representado en la figura.

 

Se observa en la misma que la corredera de la válvula piloto está centrada por doble resorte. La actuación de un breve impulso eléctrico sobre un solenoide determinado ocasionará el rápido desplazamiento de la corredera de válvula principal 1.3 que permanecerá en esa posición hasta tanto no sea desenergizado el solenoide motriz, En este caso la corredera de la válvula piloto se encuentra totalmente desenergizada su corredera se encuentra centrada  permitiendo el drenaje al tanque de ambos pilotos hidráulicos de la válvula principal , la cual mantendrá su corredera posicionada por medio de dos enclaves - uno para cada posición - que generalmente se logran haciendo sendas ranuras semicirculares en el entornos de una de las colas de la corredera mas larga que su opuesta. Sobre estas ranuras encaja una esfera mantenida contra el fondo de la misma por medio de un pequeño resorte, como está dibujado en la parte A de la Fig. 7.16. b. .

Esta válvula, debido a la retención mecánica de su corredera principal, puede estar montada en cualquier posición .

Aquí también el drenaje del piloto se conectará al tanque independientemente del o de los retornos de las válvulas principales, puesto que, volviendo a insistir DEBEN EXISTIR CONTRAPRESIONES EN LA DESCARGA DEL PILOTO.

En la figura 7.16. b., la parte B se ha dibujado él símbolo completo USASI, de la válvula de cuatro vías , dos posiciones operada por piloto, y eléctricamente controlada.

VÁLVULA DE CUATRO VÍAS TRES POSICIONES , OPERADAS POR PILOTO , DOBLE SOLENOIDE (Ver fig, 7.16.c.).

En la Fig. 7.16.c. , la parte A, se dibujado esquemáticamente el corte completo de toda la válvula mostrando tanto la válvula principal ,  así como la válvula piloto.

Ambas tienen sus respectivas correderas centradas por resortes auto-centrantes. Aquí también la corredera de la válvula piloto es del tipo "centro flotante " mientras que la de la válvula principal puede ser cualesquiera de los cuatro tipos vistos anteriormente.

Hasta aquí nos hemos referido a los dispositivos eléctricos motrices  para operar las correderas de las válvulas piloto como solenoides . 

Se los llama SOLENOIDES por estar accionados con corriente continua, cuando están accionados por corriente alterna , se llaman ELECTROIMANES 

Los electroimanes comúnmente utilizados son del tipo "AIR GAP" , esto significa que cuando el electroimán está energizado, el  "tragante" tiene su circuito magnético abierto a través del aire.

Cuando la bobina del electroimán recibe corriente eléctrica, el tragante del mismo es violentamente atraído hacia el interior del electroimán hasta que los ramales de la T del tragante tocan el frente de la armadura, cerrándose el circuito  magnético. En el momento que el electroimán, estando abierto, se energiza, la corriente inicial es de un valor muy alto , aunque de una duración de algunos milisegundos . Cuando el electroimán ha cerrado su entrehierro o "air gap " y permanece así , la corriente baja a un valor sumamente bajo, con lo cual el electroimán zumba muy poco o nada, y además el sobrecalentamiento es mínimo. Cuando se diseñan circuitos eléctricos para accionar válvulas comandadas por electroimán, debe tenerse mucho cuidado que si estas son dobles , no se energicen por cualquier motivo simultáneamente , pues si tal cosa ocurriera , algunos de los dos solenoides opuestos NO se cerraría a través de su entrehierro , y es suficiente  que el tragante quede abierto algunas décimas de milímetro , para  que la bobina se queme al cabo de pocos segundos de tiempo. Las válvulas de cuatro vías , de tres posiciones, operadas por piloto y controladas por doble solenoide,:centrada por resorte, deben mantener energizado el electroimán respectivo todo el tiempo que sea necesario operar la válvula .

VÁLVULA DE 4 VÍAS, 3 POSICIONES DOBLE SOLENOIDE, CENTRADA POR PRESIÓN (ver Fig. 7.16 d) .

En estas válvulas, el centrado de la corredera principal no se realiza por la acción de la misma presión del sistema piloto de la válvula.

           

La corredera principal, en el caso de estas válvulas , esta potenciada por dos respectivos y opuestas pequeños pistoncitos hidráulicos , uno en cada extremo de la corredera. Estos pistoncitos están conectados a la entrada de la presión piloto antes da la entrada de esta a la puerta de entrada de la válvula piloto propiamente dicha. Ellos tienen la misma acción que los resortes auto-centrantes pero desarrolla esfuerzos mayores .

Para dibujos simplificados en el esquema del circuito hidráulico, estas válvulas tienen el mismo símbolo que las válvulas auto-centradas por resorte, vistas anteriormente . 

ALIMENTACIÓN DE LA PRESIÓN PILOTO EN VÁLVULAS ELÉCTRICAMENTE CONTROLADAS.

Muchas válvulas de cuatro vías, de dos o tres posiciones, con correderas de centro cerrado toman la alimentación de la presión piloto desde la misma entrada de presión de la válvula principal.

A menos que la presión piloto sea suministrada por alguna fuente de suministro auxiliar, o independientemente del circuito principal, como ser una pequeña bomba independiente de la principal se podrá tomar la alimentación de la presión piloto desde el mismo circuito, sin ninguna dificultad si la corredera de la válvula principal es de centro cerrado, pero si en cambio es de centro abierto, de centro flotante o de centro tandem , es evidente que cuando la válvula se encuentre en la posici6n central , la bomba descargará libremente al tanque y en ese punto, no será posible obtener presión para accionar los pilotos , de manera que será imposible accionar la válvula y descolocarla de su posición central.

Cuando resulte posible, corno sucede en los circuitos hidráulicos que accionan máquinas destinadas a movimiento de tierras, en los cuales se manejan grandes caudales es común proveer la fuente de alimentación de la presión de los pilotos por medio de una pequeña bomba independiente de la bomba principal.

Este sistema NO causa ninguno o en todo caso muy poca generación de calor.

En la figura 7.17.a.  se ha dibujado el símbolo completo USASI de una válvula de control direccional de cuatro vías , tres posiciones, centro tandem, accionada por doble piloto hidráulico y auto-centrada por resorte, comandada por una electroválvula de cuatro vías , tres posiciones, centro flotante, con doble solenoide, auto-centrada por resortes, con alimentación de la presión piloto suministrada Por una bomba independiente .

           

 

FUENTE DE ALIMENTACIÓN PILOTO POR RESTRICCIÓN DE LA ENTRADA (Ver Fig. 7.17.b .)

 

La presión piloto puede ser generada colocando en la línea de entrada de la válvula principal una válvula antirretorno con su resorte ubicado de tal manera que el mismo provoque una caída de presión de 50 a 100 libres por pulgada cuadrada. Inmediatamente antes de este válvula, llamada restrictora se deriva una pequeña tubería auxiliar por la cual se toma la presión piloto para alimentar a su vez a la válvula piloto accionada por doble solenoide.

Cuando la válvula principal esta en cualquiera de sus posiciones extremas, es evidente el valor de la presión de línea , pero cuando la válvula principal pase por su posición central, en ese momento el valor de la presión piloto caería hasta el mismo valor que el restrictor , al valor de 50/100 libras por pulg. cuadrada , suficiente para accionar los pilotos hidráulicos de la válvula principal. Como se dijo anteriormente el drenaje de la válvula piloto debe ser directa e independientemente conectado al tanque.

Evidentemente la caída de presión producida por el restrictor , ocasionará o generará una cierta cantidad de calor, que debe ser disipada so pena de experimentar después de algún tiempo de funcionar sobrecalentamiento del sistema  , lo cual aparejará los inconvenientes ya conocidos .

FUENTE DE ALIMENTACIÓN PILOTO POR RESTRICCIÓN A LA SALIDA - (Ver Fig., 7,17 c) .

La presión para el piloto también puede ser generada colocando el restrictor a la salida de la válvula principal en la tubería de retorno al tanque .

           

El restrictor está aquí mostrado , dentro del símbolo completo USASI , como válvula 2,  y debe ser dimensionada con gran tamaño puesto que la misma debe permitir no solamente pasar el caudal de la bomba, sino también el caudal proveniente del retorno de los cilindros ,  los cuales deben pasar con toda libertad a través de! restrictor 2.

En este sistema es imperativo que el drenaje de la válvula piloto sea directamente descargado al tanque.  De no hacerlo así, no será posible accionar la válvula piloto bajo ninguna condición . Cuando se toma la presión piloto de entrada de la presión a la válvula principal existiendo un restrictor en la línea de descarga , la generación de calor es mayor que en el caso anterior, cuando se colocaba el restrictor a la entrada de la presión de línea a la válvula principal. 

CONTROL DIRECCIONAL DE CILINDROS NEUMÁTICOS 

Simple Efecto

En la Fig., n° 3.46 vemos dos válvulas de dos vías accionado un cilindro de simple efecto ,  para que el cilindro se extienda debemos cerrar la válvula 1 y abrir la 2 que admitirá aire comprimido. Para retractar el cilindro cerramos la válvula 2 y la 1 es abierta al escape permitiendo entonces que el resorte retracte el cilindro.

En la Fig. n° 3.47 accionamos el cilindro de simple efecto con una válvula de tres vías que nos evita el inconveniente de tener que actuar dos válvulas como en el caso anterior, en la posición que aparece el dibujo la válvula está conectando el cilindro con la atmósfera y la alimentación de aire está bloqueada , cuando actuamos la válvula admitimos aire en el cilindro con la que este se eleva.

CONTROL DIRECCIONAL DE CILINDROS DE DOBLE EFECTO

En la Fig.3.48 A. Para mover un cilindro de doble efecto debemos aplicar aire a una de sus caras y conectar la otra al escape, en la Fig. A vemos que las válvulas de dos vías permiten la entrada de aire a la cara delantera del cilindro y conectan la trasera al escape con lo cual el cilindro no se retracta, En la posición B ocurre lo contrario es decir, hacemos avanzar el cilindro , como podemos apreciar esta disposición obliga a actuar cuatro válvulas .

   

 

En la Fig. n° 3.49 A y B : Cilindro de doble efecto controlado por dos válvulas de tres vías . 

En A podamos observar que las válvulas están actuadas de tal forma que admitimos aire en la cara trasera del cilindro con lo cual este avanza , en B sucede exactamente lo contrario. Si bien hemos logrado accionar el cilindro con dos válvulas en lugar de cuatro vías como en el caso anterior , podemos simplificar aún más si lo hacemos con una sola válvula de cuatro vías .

Sin embargo el accionamiento de un cilindro de doble efecto, con dos válvulas de tres vías aporte ciertas ventajas especiales, si observamos detenidamente la Fig. nº   3.49 podremos ver que accionando una sola de las válvulas de tres vías podemos dejar ambas caras del cilindro conectadas al escape o ambas caras sometidas a presión, el primer caso mencionado permite accionar el cilindro por medios mecánicos en caso de ausencia de aire u otras fallas.

En el caso de someter a ambas caras a presión del cilindro se mover en el sentido del avance, pero lo hará con una fuerza que es igual a la diferencia que existe entre la presión y la superficie del pistón menos la presión por la superficie libre del lado del vástago , hecho este que podríamos aprovechar cuando necesitamos un movimiento de avance a baja fuerza. 

CIRCUITO ESTABLE - Fig.  3.50 .

Este circuito nos permite detener el cilindro en cualquier punto de su carrera en forma muy estable. Esto también puede lograrse con una válvula de cuatro vías con posición intermedia bloqueada , pero en ese caso una vez centrada la válvula el cilindro seguirá desplazándose hasta que las presiones en sus dos caras sean iguales , esto se debe a la diferencia de superficies existentes en todo cilindro de simple vástago .

       

Este hecho dificulta la labor del operario que debe detener el cilindro pues nunca puede lograr una misma posición .

En el circuito de la Fig. n° 3.50 este problema se resuelve utilizados dos válvula de tres vías de la siguiente forma: la cara delantera del cilindro se alimenta a la presión de línea , mientras que la trasera se alimenta a través de la válvula reductora a una presión menor para compensar la diferencia de superficies existentes, esto quiere decir que cuando ambas caras están sometidas a presión las fuerzas que ejercerán estas presiones serán de igual magnitud y contrarias por la que el cilindro se detendrá sin ninguna variación .

Las válvulas de retención que aparecen antes de la alimentación de cada válvula tienen una misión muy importante y es la de no permitir retornos de flujo, lo cual haría variar la posición de detención del cilindro en cuestión .

CILINDRO ELEVADOR VERTICAL. Fig. 3.51

Los cilindros de doble efecto utilizados como elevadores verticales son usualmente controlados por válvulas de tres vías presentando este control dos ventajas con respecto al empleo de válvulas de cuatro vías .

           

1) Ventaja: La alimentación permanente de aire a la cara inferior del cilindro le da a éste una acción de contra balanceo,  acción que ayuda al operario al control eficaz del descenso de la carga .

2) Ventaja : El consumo de aire del cilindro queda reducido por el siguiente motivo: el descenso de la carga se produce a una realimentación de la cara delantera a la trasera despejándose únicamente el volumen de aire contenido en la parte trasera del cilindro. La fuerza de elevación de un cilindro de éste tipo se calcula por el área neta ( área pistón - área del vástago) por la presión de línea .

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