UNIDAD
VIII
Válvulas Distribuidoras
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Indice
Índice Unidad VIII : “Válvulas Distribuidoras” 1. DEFINICIÓ DEFINICIÓN N ............. ................... ............ ............ ............. ............. ............ ............ ............. ............. ............ ............ ............. ............. ............ ............. ......... .. 1 2. REPRESENT REPRESENTACIÓN ACIÓN ............ .................. ............. ............. ............ ............ ............. ............. ............ ............ ............. ............. ............ ............. ............. ...... 1 3. CLASIFICAC CLASIFICACIÓN IÓN ............ ................... ............. ............ ............ ............. ............. ............ ............ ............. ............. ............ ............ ............. ............. .......... .... 2 3.1. DE ACUERDO ACUERDO A SU CONST CONSTRUCC RUCCIÓN.. IÓN......... ............. ............. ............. ............ ............. ............. ............ ............. ............. ...... 2 3.2. DE ACUERD ACUERDO O AL NÚMERO NÚMERO DE VÍAS Y POSICIO POSICIONES NES....... ............. ............ ............. ............. ............ ............ ...... 3 3.3. DE ACUERDO ACUERDO AL DESPLAZAMIE DESPLAZAMIENTO NTO DE LA CORREDERA CORREDERA ............ ................... ............. ............ ........... ..... 7 4. ACCIONAMIEN ACCIONAMIENTOS....... TOS............. ............ ............. ............. ............ ............ ............. ............. ............ ............. ............. ............ ............ ............. ............ ..... 8 5. MANDO DE UN UN CILINDR CILINDRO O DE SIMPLE SIMPLE EFECTO. EFECTO....... ............. ............. ............ ............. ............. ............ ............ ............. ......... .. 9 6. MANDO DE UN UN CILINDR CILINDRO O DE DOBLE EFECTO EFECTO ............. ................... ............ ............. ............. ............ ............. ............. ........11 ..11 7. TAMAÑOS TAMAÑOS NOMINAL NOMINALES ES DE DE LAS LAS VÁLVUL VÁLVULAS AS DISTRI DISTRIBUIDO BUIDORAS RAS ............. ................... ............ ............. ............13 .....13 8. VÁLVULAS VÁLVULAS DISTRIBUI DISTRIBUIDORAS DORAS PILOTADAS PILOTADAS HIDRÁULICAME HIDRÁULICAMENTE NTE ............. ................... ............ ............ ..........13 ....13 9. VÁLVULAS VÁLVULAS DISTR DISTRIBUID IBUIDORAS ORAS UTILIZ UTILIZADAS ADAS EN EN MAQUINARIA MAQUINARIA PESADA....... PESADA.............. ............. ............15 ......15 10. APLICACIONE APLICACIONESS DE VÁLVULAS VÁLVULAS DISTRIBUID DISTRIBUIDORAS ORAS EN SISTEMAS HIDRÁULIC HIDRÁULICOS............17 OS............17 10.1. SISTEMAS HIDRÁULICOS PARA EL LEVANTE Y POSICIONAMIENTO DE LLANTAS DE MAQUINARIA MÓVIL...............................................................17 10.2. SISTEMAS HIDRÁULICOS PARA EL ACCIONAMIENTO DE UN BRAZO MECÁNICO .......................................................................................... ..........................................................................................18 18 10.3. SISTEMA HIDRÁULICO PARA PARA EL CONTROL DE UN CILINDRO CILINDRO DE DOBLE EFECTO CON DOS VELOCIDADES VELOCIDADES DE SALIDAS Y UNA DE RETORNO ..................19
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UNIDAD VIII “VÁLVULAS DISTRIBUIDORAS” 1. DEFINICIÓN Las válvulas distribuidoras o válvulas de vías son elementos que abren o cierran o modifican los pasos del flujo en sistemas hidráulicos. Estas válvulas permiten controlar la dirección del movimiento y la parada de los elementos de trabajo. 2. REPRESENTACIÓN Los símbolos de las válvulas de vías están definidos por la norma DIN ISO 1219. Se aplican los siguientes criterios: ! ! ! !
! !
Las válvulas distribuidoras se simbolizan mediante varios cuadrados concatenados. Cada cuadrado representa una posición. Los conductos se representan por líneas y las direcciones por flechas. La válvula se dibuja en su posición normal, es decir aquella que asume la válvula cuando se retira la fuerza de accionamiento. Los cierres se representan mediante barras transversales en el interior de los cuadrados. Los símbolos indican solo las funciones de las válvulas sin tener en cuenta los diferentes tipos de construcción
El criterio que se toma es el de un caño de agua:
ACCIONAMIENTO 2 VÍAS
POSICIONES
EL CAÑO TIENE DOS POSICIONES EL CAÑO ESTA NORMALMENTE CERRADO Y CUANDO SE ACCIONA SE ABRE. POSICIÓN: CERRADA
POSICIÓN: ABIERTA
LA VÁLVULA TIENE DOS POSICIONES: ESTA NORMALMENTE CERRADA Y CUANDO SE ACCIONA SE ABRE.
Fig. 8.1 1. Los empalmes o vías sólo se relacionan con la posición cero. 2. Los empalmes o vías se representan mediante una letra mayúscula: P Entrada, presión T, R, Y Tanque A, B Conductos hacia los actuadores pistones o cilindros. "
"
"
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VÁLVULA EN SU POSICIÓN NORMAL
REPRESENTACIÓN: VÁLVULA DISTRIBUIDORA DE 2 VÍAS ( P, A ) DE 2 POSICIONES ( 2 CAJONES) NORMALMENTE CERRADA RETORNO POR MUELLE
A
P
Fig. 8.2
VÁLVULA ACCIONADA
ES LA VÁLVULA ANTERIOR QUE SE MUESTRA ACCIONADA ASÍ NO SE REPRESENTA Y ESTA POSICIÓN SÓLO SE LA DEBE IMAGINAR OBSERVE EL ACCIONAMIENTO Y EL MUELLE PARA EL RETORNO
A
P
Fig. 8.3 3. CLASIFICACIÓN Las válvulas distribuidoras se clasifican: 3.1. DE ACUERDO A SU CONSTRUCCIÓN ! !
Válvulas de cierre Válvulas de corredera
A
A
P
P
A
P
VÁLVULA DISTRIBUIDORA DE 2 VÍAS Y 2 POSICIONES 2 / 2, DE CIERRE Fig. 8.4 Pag. 2
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A
P
POSICION NORMAL
POSICION ACCIONADA
A
A
P
P
1. VÁLVULA 2 / 2 DE CORREDERA Fig. 8.5 CARACTERÍSTICAS: Las válvulas de cierre tienen las siguientes características Son estancas. Es decir no permiten fugas de fluido. Necesitan gran fuerza de accionamiento ya que se debe vencer a la fuerza de la presión para aperturar la válvula. Son limitadas en el número de sus vías. ! !
!
Las válvulas de corredera tienen las siguientes características: Tienen un spool o carrete o corredera el que se desplazará dentro del cuerpo de la válvula. Necesitan poca fuerza de accionamiento Es posible tener muchas vías. No son estancas, esto es existe una pequeña fuga de fluido a través de la corredera, la que depende de la viscosidad del aceite utilizado y de la temperatura. !
! ! !
3.2. DE ACUERDO AL NÚMERO DE VÍAS Y POSICIONES Las más comunes utilizadas en oleohidráulica son: Válvula 2/2 ( 2 vías, 2 posiciones ) Válvula 3/2 ( 3 vías, 2 posiciones ) Válvula 4/2 ( 4 vías, 2 posiciones ) Válvula 4/3 ( 4 vías, 3 posiciones ) Válvula 6/3 ( 6 vías, 3 posiciones ) Válvula 6/4 ( 6 vías, 4 posiciones ) Además en neumática es muy utilizada: Válvula 5/2 ( 5 vías, 2 posiciones ) ! ! ! ! ! !
!
Tome en cuenta que la representación es una sola y que en ella se muestran las posiciones que tiene la válvula indicándose en cada posición las comunicaciones y direcciones entre las vías. Pag. 3
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Las flechas indican la dirección que debe seguir el fluido; son solo convencionales debido a que realmente hay comunicación física entre las vías y no unidireccionalidad. Esto es importante cuando se tiene que comprobar el buen funcionamiento de la válvula al aplicar por ejemplo aire comprimido a las vías de la válvula y comprobar justamente esta comunicación entre las vías. A continuación se muestran algunas válvulas distribuidoras de corredera en su posición normal y en su posición accionada. A
P
T
POSICION ACCIONADA
POSICION NORMAL
A
P
T
VÁLVULA DISTRIBUIDORA 3 / 2NORMALMENTE ABIERTA, ACCIONAMIENTO MANUAL, RETORNO POR MUELLE
Fig. 8.6
POSICION ACCIONADA
A
P
B
A
B
P
T
POSICION NORMAL
T
A
P
B
T
VÁLVULA DISTRIBUIDORA 4 / 2 ACCIONAMIENTO MANUAL, RETORNO POR MUELLE
Fig. 8.7
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Las válvulas 4 / 2 y 4 / 3 son las mas usadas en sistemas hidráulicos y pueden tener diversas posiciones centrales. Observe que es posible intercambiar la corredera dando origen a una válvula distribuidora con otra posición central La siguiente figura muestra como se obtienen las diversas posiciones en una válvula 4 / 3 de Centro Bloqueado.
A
B
o
T
P T
P
A
B
o
POSICIÓN
A
B
b
P T
A
P
T
B
POSICIÓN b
A
B
a
P T
A
P
T
B
POSICIÓN a
A
a
B
o
P
b
T
REPRESENTACIÓN Fig. 8.8 Pag. 5
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Se muestra la misma carcasa o cuerpo de válvula anterior con otra corredera obteniéndose una válvula distribuidora 4 / 3 con posición central de unión entre P, A, y B.
A
B
o P
T
P
A
T
B
o
POSICIÓN
A
B
b
P
T
A
P
T
B
POSICIÓN b
A
B
a
T
A
P
B
P
T
POSICIÓN a A
a
B
o
P
b
T
REPRESENTACIÓN Fig. 8.9 Pag. 6
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Las posibilidades de la posición central de las válvulas 4 / 3 se muestran a continuación: A
a
A
B
o
P
T
A
B
a
P
T
A
B
b
o
P
o
T
A
B
o
b
P
T
A
B
a
T
b
P
a
b
o
a
a
b
B
b
o
P
T
Fig. 8.10 3.3. DE ACUERDO AL DESPLAZAMIENTO DE LA CORREDERA Las válvulas distribuidoras pueden ser: !
!
Válvulas de desplazamiento continuo Estas válvulas tienen dos posiciones finales y una cantidad ilimitada de posiciones intermedias con diferentes características de estrangulamiento. Por ejemplo válvulas accionadas por yoesting; válvulas proporcionales; servoválvulas. Válvulas de desplazamiento digital Estas válvulas siempre tienen una cantidad definida de posiciones (2, 3, 4…). Por ejemplo: Válvulas con enclavamiento; electroválvulas. CLASIFICACION DE ACUERDO AL DESPLAZAMIENTO
DIGITAL
CONTINUO
PROPORCIONAL
A
a
b
o P
T
a
b
o P
B
A
B
A
B
SERVOVALVULA
T
a
b
o P
T
Fig. 8.11 Pag. 7
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4. ACCIONAMIENTOS Las válvulas distribuidoras pueden tener los diversos tipos de accionamientos:
ACCIONAMIENTO MANUAL GENERAL
POR PALANCA
POR PULSADOR POR PEDAL
ACCIONAMIENTO MECÁNICO POR PALPADOR
POR RESORTE
POR RODILLO
CON ENCLAVAMIENTO
ACCIONAMIENTO ELÉCTRICO POR SOLENOIDE ( UN SOLO BOBINADO )
SOLENOIDE DE ACCIONAMIENTO VARIABLE ( PROPORCIONAL )
POR SOLENOIDE ( DOS BOBINADOS ) ACCIONAMIENTO POR SEÑAL
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POR SEÑAL DE PRESIÓN, ACCIONAMIENTO DIRECTO
POR SEÑAL DE PRESIÓN ACCIONAMIENTO INDIRECTO
POR SEÑAL NEUMÁTICA ACCIONAMIENTO DIRECTO
POR DEPRESIÓN O SUCCIÓN HIDRÁULICA
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POR CANAL INTERIOR DE CONTROL. EL CANAL SE ENCUENTRA DENTRO DE LA UNIDAD. Otras representaciones: ACTUADOR COMPUESTO Y SÓLO SI EXISTEN DOS SEÑALES (NEUMÁTICAS) PROVOCAN LA OPERACIÓN DEL DISPOSITIVO ACTUADOR COMPUESTO O SI EXISTEN CUALQUIERA DE DOS SEÑALES (MANUAL O ELÉCTRICA) PROVOCAN LA OPERACIÓN DEL DISPOSITIVO ACTUADOR COMPUESTO O SI EXISTEN CUALQUIERA DE DOS SEÑALES (MANUAL O, ELÉCTRICA QUE ACCIONA A UN PILOTO HIDRÁULICO) PROVOCAN LA OPERACIÓN DEL DISPOSITIVO ACTUADOR COMPUESTO SI EXISTEN CUALQUIERA DE DOS SEÑALES (MANUAL O, ELÉCTRICA QUE ACCIONAN A UN PILOTO HIDRÁULICO) PROVOCAN LA OPERACIÓN DEL DISPOSITIVO ACCIONAMIENTO POR TARJETA ELECTRÓNICA CONTIENE LA REPRESENTACIÓN PARA LA ENTRADA DE ENERGÍA, ENTRADA DEL MANDO Y SALIDA RESULTANTE Fig. 8.12 La representación de estos accionamientos está de acuerdo a la norma ISO 1219. 5. MANDO DE UN CILINDRO DE SIMPLE EFECTO Para mandar a un cilindro de simple efecto ( cilindro que solo tiene una entrada ) como el que se muestra en la figura debe entrar aceite al cilindro para que el pistón salga y para que vuelva a entrar debe descargarse el aceite a tanque.
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Esto se puede lograr primigeniamente con la acción de una válvula distribuidora 2 / 2 de tal manera que cuando se prenda la bomba el pistón salga y cuando se accione a la válvula la bomba y el pistón descarguen a través de la válvula. Este circuito tiene la limitación que el cilindro acciona inmediatamente cuando se prende la bomba. Realmente el circuito de mando para un cilindro de simple efecto considera trabajar con una válvula distribuidora 3/2. En la figura el cilindro de simple efecto es mandado por una válvula distribuidora 3/2 normalmente cerrada. Cuando se energiza la bomba, se forma la máxima presión del sistema que regula la válvula limitadora de presión. Cuando se energiza la válvula distribuidora 3/2 el aceite que envía la bomba se dirige hacia el pistón del cilindro el cual sale, la presión que se forma en ese momento dependerá de la carga del pistón. Cuando llegue al final de la carrera se formará la máxima presión. Cuando se desee que ingrese el pistón sé desenergiza la válvula distribuidora con lo que el aceite que se encuentra en la cara del embolo del pistón se descarga a tanque, retornando el pistón por efecto de la carga que sostiene.
Fi . 8.13
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6. MANDO DE UN CILINDRO DE DOBLE EFECTO Para mandar a un cilindro de doble efecto es necesario como mínimo una válvula 4/2 como se muestra en la figura. Con una válvula 4/2 el pistón solo sale o entra, mas no puede detenerse a mitad de carrera
Fig. 8.14 Con una válvula 4/3, se puede manda al pistón a salir, entrar y de acuerdo a la posición central que tenga la válvula distribuidora: !
!
!
!
Posicionar al pistón en cualquier lugar de su carrera y descargar la línea de presión ( centro en descarga de P a T; A y B bloqueados ). ( 1 ) Posicionar al pistón en cualquier lugar de su carrera con bloqueo de todas las líneas ( P, T, A y B bloqueados ). ( 2 ) Posicionar al pistón en cualquier lugar de su carrera y poder accionar externamente al pistón ( centro unido A, B, y T ). ( 3 ) Posicionar al pistón en cualquier lugar de su carrera y poder accionar externamente al pistón y descargar la línea de presión ( centro unido P, A, B, y T ). ( 4 )
Entre otras posibilidades de mando cuya característica principal radica en la posición de la válvula distribuidora, ya que comúnmente las posiciones extremas de las válvulas serán las mismas.
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Fig. 8.15
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Fig. 8.16
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7. TAMAÑOS NOMINALES DE LAS VÁLVULAS DISTRIBUIDORAS De acuerdo al país de origen (americanas europeas) dimensionan en su tamaño (sinónimo de caudal)
las válvulas distribuidoras se
AMERICANAS: Por el diámetro de su conexión: 3 / 8 ”, 1 / 4 “, 1 / 2 “, 3 / 8 “, 1 ”, 1 - 1 / 4 “, EUROPEAS: Por el diámetro ( expresado en mm ) de la vía: Se antepone el término TN (Tamaño Nominal) TN 4, TN 6, TN 8, TN 10, TN 16, TN 25, TN 36, TN El término TN es en castellano, en inglés es ND y en el alemán NG. 8. VÁLVULAS DISTRIBUIDORAS PILOTADAS HIDRÁULICAMENTE Cuando las válvulas distribuidoras son de gran tamaño (Tamaños nominales TN 10 ) necesitan de mayor fuerza para su accionamiento. Deberían tener elementos de accionamiento muy grandes, lo que realmente no sucede. Para ello los accionamientos tradicionales accionan a una válvula intermedia como por ejemplo una válvula distribuidora la que a su vez acciona hidráulicamente a la válvula principal. A esta válvula intermedia se la conoce con el nombre de válvula piloto. La válvula distribuidora pilotada hidráulicamente tiene realmente dos válvulas: !
!
La válvula piloto que en este caso se encuentra en la parte superior y que es una válvula distribuidora accionada eléctricamente con centro unido en A, B, Y para que pueda centrarse apropiadamente la corredera de la válvula principal lo que se logra al descargar completamente las líneas A y B. La válvula principal que se encuentra en la parte inferior y que es una válvula distribuidora accionada hidráulicamente y que en este caso tiene centro bloqueado.
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Fig. 8.17 A
a
B
b
o X
Y
A
B
a
b
o
P
T
Fig. 8.18 Observe en la válvula piloto que las líneas X e Y son los equivalentes a P y T . Un tapón separa a estas líneas de P y T para que exista la posibilidad de alimentación con otra presión al sistema piloto y su línea de descarga Y sea independiente y que descargue directamente a tanque. Comúnmente la línea X se alimenta de la misma presión del sistema en cambio la línea Y no va unida a la línea T descargando independientemente a tanque para evitar la contrapresión que pueda tener esta línea.
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9. VÁLVULAS DISTRIBUIDORAS UTILIZADAS EN MAQUINARIA PESADA En maquinaria pesada comúnmente se utilizan válvulas de 6 vías con las siguientes características: La línea p siempre está descargada a través a la línea T. Comúnmente en la línea p hay válvulas check que protegen a la bomba de las sobrepresiones. Las posiciones centrales y laterales son las mismas que las válvulas 4/3. ! !
!
A
B
T
o
a
P
P
b
T
VÁLVULA DISTRIBUIDORA 6/3 CON CENTRO BLOQUEADO Fig. 8.19
Fi . 8.20 Estas válvulas van ensambladas en paquetes, donde se incluye inclusive la válvula limitadora de presión. Estos paquetes pueden a su vez tener dos tipos de ensambles: Serie Paralelo ! !
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Fig. 8.21
a
o
A
A
B
B a
b
o
b
3
3
a
o
A
A
B
B a
b
o
b
2
2
A
A
a
o
a
b
o
T
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P
b
1
1
T
P
VÁLVULAS DISTRIBUIDORAS PARA MAQUINARIA MÓVIL CONECTADAS EN PARALELO
VÁLVULAS DISTRIBUIDORAS PARA MAQUINARIA MÓVIL CONECTADAS EN SERIE
Fig. 8.22
Fig. 8.23 Unidad VIII
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En un paquete de válvulas distribuidoras conectadas en paralelo los actuadores conectados a las líneas A y B se pueden accionar independientemente y su movimiento solo depanderá de la carga que soporten. Así si se accionan dos válvulas a la vez se moverá el actuador que menos carga tenga. En un paquete de válvulas distribuidoras conectadas en serie predominará la acción de las válvulas más cercanas a la bomba, así si se accionan las válvulas 1 y 2, la acción de la válvula 1 eliminará la acción de la válvula 2, es decir la válvula 2 no tendrá alimentación de la línea P. 10. APLICACIONES DE VÁLVULAS DISTRIBUIDORAS EN SISTEMAS HIDRÁULICOS 10.1. SISTEMAS HIDRÁULICOS PARA EL LEVANTE Y POSICIONAMIENTO DE LLANTAS DE MAQUINARIA MÓVIL
Fig. 8.24
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10.2. SISTEMAS HIDRÁULICOS PARA EL ACCIONAMIENTO DE UN BRAZO MECÁNICO
Fig. 8.25
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10.3. SISTEMA HIDRÁULICO PARA EL CONTROL DE UN CILINDRO DE DOBLE EFECTO CON DOS VELOCIDADES DE SALIDAS Y UNA DE RETORNO
Fig. 8.26
FIN DE LA UNIDAD
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