372 oleo tema 6 valvulas de presion y flujo

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Oleohidráulica: Tema 6

Válvulas de presión y de flujo.

Sistemes Oleohidràulics i Pneumàtics

Código 372

Ingeniería Industrial. 5º CursoIngeniería Industrial. 5º Curso

Área Mecánica de Fluidos.

Universitat Jaume I

2Tema 6: Válvulas de presión y de flujo.

Válvulas de Flujo.

Las válvulas de flujo sirven para influenciar la velocidad de movimiento de consumidores

mediante variación de la sección transversal (disminución o aumento) del caudal de flujo en el

punto de estrangulamiento. Los divisores de flujo, que dividen un caudal en dos o más flujos,

ocupan un lugar especial entre ellas.


Válvulas de Flujo.

EL caudal trasegado por una válvula se puede

describir con la fórmula , donde “a” es un coeficiente

experimental que depende de la forma de la

estrangulación . En el valor “a” consideran todas las

influencias (contracción, fricción, viscosidad y forma

del punto de estrangulamiento) y ha sido determinado

para diafragmas y toberas.


Válvulas de Flujo.

De ecuación surge que la superficie de estrangulamiento - a

igual caudal - puede ser tanto más grande cuanto más

pequeña se elija la diferencia de presión. De este modo se

puede evitar una "obstrucción" de la válvula.

El estrangulamiento depende en gran medida de la forma del

punto de estrangulamiento, en especial, de la relación de

variación de la sección transversal con respecto a la carrera de

estrangulamiento (capacidad de resolución). Se puede

extraerse que la forma triangular es la mejor en cuanto a la

resolución de la carrera de ajuste


Válvulas Reguladoras del Caudal y Direccionales.

Características y tipos de válvulas limitadoras de caudal

Permiten regular (limitar) el caudal de aceite que circula por un

conducto disminuyendo la sección de paso. Para hacer esto, se

inserta una estrangulación de sección creando una pérdida de

carga a través de la misma. La sección puede ser fija (no

regulable) o variable (regulable). La limitación del caudal provoca

que el exceso de caudal respecto al suministrado por la bomba se

derive a tanque por la válvula de seguridad.

Control fijo Control regulable Control regulable con

presión compensada


Válvulas Reguladoras del Caudal


Sin restricción




Válvulas reguladoras simples ( no compensadas )




Válvulas reguladoras compensadas: La compensación consiste en que la regulación se hace

independiente de las variables compensadas


Válvulas de Flujo

En las válvulas estranguladoras el caudal depende de la diferencia de presión en el punto de

estrangulamiento, es decir, a mayor diferencia de presión mayor caudal. En muchos mandos en que

no se requieren caudales (velocidades) constantes sólo se emplean válvulas estranguladoras porque

las válvulas reguladoras de flujo resultan demasiado costosas.

Por lo tanto, las válvulas estranguladoras se emplean cuando:

• está dada una resistencia de trabajo constante

• una variación de velocidad por variación de carga no resulte importante.

La ecuación anterior muestra la dependencia de la viscosidad para el coeficiente de resistencia.

Cuanto más corto el tramo de estrangulamiento, tanto menos se pone de manifiesto una variación de

la viscosidad. Que una válvula dependa o no de la viscosidad, depende de la forma del punto de

estrangulamiento.

Válvulas Estranguladoras


Válvulas de Flujo

Válvulas Estranguladoras: dependientes de la viscosidad

El fluido llega al lugar de estrangulamiento (3) a través de agujeros laterales (1) en la

carcasa (2). Dicho punto se forma entre la carcasa y el manguito ajustable (4). Girando el manguito

puede variarse en forma continua la sección transversal anular del lugar de estrangulamiento. El

estrangulamiento se realiza en ambos sentidos. Si el estrangulamiento sólo debe actuar en un sentido

de flujo entonces también resulta necesaria una válvula antirretorno.


Válvulas de Flujo

Válvulas Estranguladoras: dependientes de la viscosidad

Conexión sobre placa Conexión insertada


Válvulas de Flujo

Válvulas Estranguladoras: independientes de la viscosidad

Las válvulas de estrangulamiento fino están dotadas de un punto de

estrangulamiento en forma de diafragma. De esta manera se consigue

que las válvulas en gran parte sean independientes de la viscosidad.

Esencialmente, la válvula de estrangulamiento fino está compuesta por la

carcasa (1), el elemento de ajuste (2), así como el diafragma (3).

El estrangulamiento del caudal de A hacia B se realiza en la ventana del

diafragma (4). La sección de estrangulamiento se ajusta girando el perno

de leva (5). La reducida dependencia de la temperatura se debe al punto

de estrangulamiento realizado como diafragma.

El sentido del caudal preferentemente debe ser de A hacia B. Medi-ante

un tornillo de ajuste (6) se puede subir o bajar el buje del diafragma con

respecto al perno de leva. De este modo, resulta posible un calibrado de

fábrica del dispositivo de ajuste con la escala de variación (poca

dispersión unitaria). El buje del diafragma se asegura mediante un

pasador (7) contra giro indeseable.

Según la forma del diafragma, sobre el ángulo de posicionamiento (300°)

se obtiene una característica lineal o progresiva

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Válvulas de Flujo

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Pérdida de carga

en función de las

vueltas del mando

lateral

Curva del antiretorno


Válvulas de Flujo

Válvulas Reguladoras

La tarea de las válvulas reguladoras de flujo es mantener constante un caudal

ajustado independientemente de las variaciones de presión. Esto se alcanza

insertando, además del estrangulador variable (1) (estrangulador de medición) un

estrangulador móvil (2), que trabaja como estrangulador de regulación

(compensador de presión), representando simultáneamente el miembro

comparador en un circuito de regulación.

Dado el efecto simultáneo de ambos estranguladores la diferencia de presión p1 -

p3 variable como consecuencia de la presión de carga, se divide en dos ramas:

- la diferencia de presión interna y constante p1 - p2 en el estrangulador de

medición ajustable y

- la diferencia de presión externa y variable p2—p3.

La válvula reguladora de flujo representa un regulador con los elementos

principales

- estrangulador de medición (1) y

- compensador de presión (2) con resorte (3).

En caso de variación de temperatura o de cambio de viscosidad del fluido, el

estrangulador de medición (1) avisa el cambio de la diferencia de presión p1 - p2.

Mediante una forma correspondiente del punto de estrangulamiento se puede

actuar en contra de dicha influencia

La disposición del compensador de

presión determina el tipo constructivo

de la válvula reguladora de flujo. Si

está dispuesto er, serie con el

estrangulador de medición se habla

de una válvula reguladora de flujo de

2 vías. Si se encuentra en paralelo al

estrangulador de medición se obtiene

una válvula reguladora de flujo de 3

vías.


Válvulas de Flujo

Válvulas Reguladoras: Válvula de 2 vías

Válvula reguladora de flujo de 2 vías con compensador de presión preconectado.

El diafragma regulador A1, y el diafragma de medición A2, están

conectados uno tras otro. El pistón regulador se carga con presión

sobre el lado derecho de p2, sobre el lado izquierdo de p2, y en FF

Dado que la carrera del pistón regulador se encuentra en el orden de s

< 1 mm y el resorte no está en tensión, la variación de la fuerza del

resorte en función de la carrera del pistón se puede despreciar y, por

ende, Ap o Q son constantes. Dado que existe una cierta pretensión

del resorte, la válvula sólo puede trabajar cuando la diferencia de

presión externa p, - p3 sea superior a Ap = FF/AK (aprox. < 8 bar).


Válvulas de Flujo

Válvulas Reguladoras: Válvula de 2 vías

Válvula reguladora de flujo de 2 vías con compensador de presión postconectado.


Válvulas de Flujo

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Válvulas de Flujo

Válvulas Reguladoras: Aplicaciones de las Válvula de 2 vías

Regulación en la alimentación ( Meter-In )

Aquí la válvula reguladora de flujo se encuentra en el conducto de presión

entre la bomba hidráulica y el consumidor

Este tipo de regulación se recomienda para sistemas hidráulicos en los

cuales el consumidor opone una resistencia positiva (contrafuerza) al

caudal regulado.

La ventaja de esta conexión es que entre la válvula reguladora de flujo (1)

y el cilindro de trabajo (2) sólo actúa una presión que resulta de la

resistencia de trabajo del cilindro. Dado que la carga de presión de la

junta del cilindro es menor, también se produce un menor rozamiento de

las juntas en el cilindro.

La desventaja radica en que la válvula !imitadora de presión (3) delante

de la válvula reguladora de flujo debe ajustarse de acuerdo con la mayor

presión del consumidor, de modo que la bomba hidráulica (4), también

cuando bajo requerimiento de fuerza en el consumidor, entrega siempre

contra la presión máxima ajustada. Además el calor generado en el

estrangulamiento es conducido al consumidor.



La bomba debe suministrar más caudal del requerido para desplazar el

cilindro a la velocidad deseada, desviándose el exceso de caudal a través

de la válvula de seguridad. La presión suministrada por la bomba debe ser

también superior a la necesaria en la carga debido a las pérdidas

producidas en la válvula reguladora de caudal.

En la puesta en marcha, se pueden producir inestabilidades pues la válvula

reguladora está completamente abierta. Si se usa una bomba de cilindrada

variable para obtener varias velocidades de desplazamiento del cilindro, un

gran porcentaje del aceite pasa a través de la válvula de seguridad con lo

que se produce un mayor calentamiento del mismo


Regulación en la alimentación ( Meter-In )


Válvulas de Flujo


Regulación en la Descraga ( Meter-Out )

Este tipo de regulación se recomienda para sistemas

hidráulicos con cargas de trabajo negativas o de avance

(tracción), que pretenden mover el pistón del cilindro (2)

más rápido de lo que corresponde al caudal de la bomba

hidráulica (4).

La ventaja radica en que no se requiere una válvula de

retención. Además, el calor de estrangulamiento se

conduce hacia el tanque.

La desventaja de esta regulación es que también aquí la

válvula limitadora de presión (3) debe ajustarse de acuerdo

con la máxima presión del consumidor (desarrollo de

calor). También en marcha en vacío todos los elementos

del cilindro están cargados con la máxima presión de

servicio (mayor fricción).


Válvulas de Flujo


Regulación en la Descraga ( Meter-Out )

En este caso, también la bomba debe suministrar más caudal y

más presión de las requeridas, aunque esta última es menor que

en el caso anterior pues la válvula está en el lado de la sección

anular. En este caso se controla el caudal que sale del cilindro, que

es inferior al suministrado por la bomba, por lo que el control del

caudal no es tan sensible como en el caso

anterior. Como en el caso anterior se produce un gran

calentamiento del aceite.


Válvulas de Flujo


Regulación en bypass( Bypass )La válvula reguladora de flujo regula el caudal de

alimentación del consumidor sólo en forma mediata,

descargándose hacia el tanque una parte calibrada del

caudal de la bomba.

La ventaja radica en que durante la carrera de trabajo

solamente se instala la presión necesaria para la carga.

De modo que se transforma menos potencia en calor.

Sólo cuando el cilindro llega al tope se alcanza la presión

tarada en la válvula limitadora de presión (3).

También en este tipo de regulación se conduce calor de

estrangula-miento hacia el tanque.


Válvulas de Flujo


Regulación en bypass( Bypass )

En derivación ( Bleed-off ):En este caso, parte del caudal suministrado por la bomba se

deriva directamente a tanque. La válvula de seguridad solo se

abre cuando el cilindro llega a sus finales de carrera, por lo que el

aceite no se calienta tanto como antes. Este método se usa si hay

que derivar un porcentaje pequeño del caudal de la bomba, si la

presión es bastante constante o si el control de velocidad no es

crítico, puesto que lo que se controla más precisamente es el

caudal derivado.



Características y tipos de válvulas limitadoras de caudal: Válvulas divisoras del caudal

Este tipo de válvulas divisoras de caudal, aunque ampliamente usadas en aplicaciones móviles, no

ofrecen la exactitud y precisión requerida para aplicaciones industriales. Por ahora, la mejor forma de

dividir caudales, obteniendo los caudales de salida iguales o con una relación constante, consiste en

hacer pasar el flujo a través de dos motores hidráulicos con los ejes interconexionados. Así, cuando la

presión a la salida de uno de ellos aumente, éste tendrá tendencia a disminuir su velocidad, lo que

implicará una reducción de velocidad simultánea en el otro motor



Características y tipos de válvulas limitadoras de caudal: Válvulas divisoras del caudal


Válvulas de presión.

• Carcasa con elemento interno móvil (corredera)

que obstruye el paso del fluido.

• Conducto de entrada. Es el conducto por el que

entra el fluido en la válvula.

• Conducto de salida. Está aislado o se comunica

con el de entrada dependiendo de la relación entre

la presión en el circuito y la que se fija a través del

pilotaje.

• Pilotaje, taraje o forma de fijar un límite de

presión. El pilotaje se entiende que es un valor de

presión en un punto de un circuito, mientras que el

taraje consiste en el valor que se fija externamente

en la válvula por medio de un muelle regulable.

• Drenaje o línea secundaria de recogida de fluido

hacia tanque.

VÁLVULAS DE PRESION



Las válvulas de presión son ejecutadas en los

siguientes tipos constructivos:

1.- De acuerdo con la hermetización de la sección

transversal de estrangulación como válvula de

corredera o de asiento.

2.- De acuerdo con el control (mando) como válvula

de mando directo o precomandada.

3.- De acuerdo con el tipo de montaje:

Válvula para construcción de tuberías

Válvula para montaje de placa

Válvula en tipo constructivo de placa intermedia

Válvula de enroscar

Válvula de montaje

( Acción directa )



La válvula sirve pues para controlar la relación de presiones entre la entrada y la salida de la

misma. En los circuitos pueden existir distintas válvulas reguladoras de presión en varias

posiciones y con distintas funciones. En concreto, respecto a su función, se pueden clasificar

como

Clasificación

Seguridad

Pilotadas externamente

Reductora de la presión

de Secuencia

Contrapresión

Freno



En los sistemas hidráulicos la válvula limitadora de

presión cumple la función de limitar la presión del

sistema a un valor determinado. Cuando se alcanza

este valor indicado la válvula limitadora de presión

reacciona y conduce el caudal sobrante - es la

diferencia de caudal entre caudal de la bomba y del

consumidor - desde el sistema de vuelta hacia el

tanque.

En muchos casos la válvula limitadora de la presión

también es llamada válvula de seguridad

Válvulas limitadoras de la presión: Funcionamiento



Con Válvula de asiento

Con Válvula corredera

El principio de todas las válvulas limitadoras de presión se basa

en que la presión de entrada se conduce sobre una superficie de

medición cargada de fuerzas. La presión de entrada carga el cono

o el lado frontal inferior de la corredera de mando con la fuerza

hidráulica. La fuerza del resorte pretensado FF actúa en sentido

de cierre. La cámara del resorte está descargada hacia el tanque

Mientras la fuerza del resorte sea superior a la fuerza de presión,

el elemento de cierre permanece sobre el asiento. Si la fuerza de

presión supera la fuerza del resorte, el elemento se desplaza

contra el resorte, abriendo la unión. El fluido excedente fluye

nuevamente hacia el tanque. Cuando el fluido fluye a través de la

válvula de presión la energía hidráulica se convierte en calor

Las válvulas de asiento son mas rápidas y pueden descargar

grandes caudales. Las de corredera han de tener habilitada la

conexión a fugas y son mas lentas, pero pueden trasegar

caudales muy bajos.

Válvulas limitadoras de la presión: Funcionamiento



Válvulas limitadoras de la presión: Mando directo

El modo de actuar observado hasta ahora se refiere sólo a las

fuerzas estáticas en la válvula.

Visto desde el lado dinámico, ahora tenemos un sistema

resorte- masa, el cual, puesto en movimiento, realiza

oscilaciones. Estas oscilaciones también influyen sobre la

presión y deben eliminarse

Algunas posibilidades de amortiguación son:

• Pistón amortiguador y toberas (1) hacia la cámara del pistón,

• Pistón amortiguador con una superficie (2)

• Pistón amortiguador con tolerancia correspondientemente

grande (3) (intersticio de amortiguación).

El pistón está rígidamente unido con el elemento de cierre.

Durante la carrera del pistón el fluido debe ser desplazado a

través de la tobera o del intersticio amortiguador. Se produce

fuerza de amortiguación opuesta al sentido del movimiento.




Este tipo de válvulas se coloca en todos los circuitos en paralelo con la bomba, de forma que sirven

de protección contra posibles sobrecargas. Son válvulas que están normalmente cerradas (presión

en la línea menor que la de taraje) y que abren cuando la presión alcanza el valor del taraje

externo.

Al

deposito

Posible

fugas



Las válvulas de seguridad directas no regulables son poco usadas ya que sólo permiten la

regulación en función de la fuerza del muelle, y éste se debe cambiar si se desea modificar la

presión de abertura, con el agravante de que ésta es siempre fija.

Los modelos con regulación externa han dejado también de utilizarse en beneficio de las válvulas

pilotadas. En las válvulas de acción directa existe una diferencia entre la presión de apertura (con

la que pasa una parte del caudal) y la presión necesaria para su total apertura (permitiendo el paso

de todo el caudal). Esta diferencia entre ambas presiones puede representar un mal

funcionamiento o falta de protección en algunos elementos del sistema; además, en las válvulas de

acción directa se pierde una gran cantidad de energía (que se transforma en calor) al tener que

vencer constantemente la fuerza del muelle.

Las válvulas de seguridad de acción directa son generalmente usadas para pequeños caudales.

Presentan la ventaja de no fugar con presiones inferiores a las de apertura y de tener una rápida

respuesta cosa que las hace ideales para liberar presiones puntuales.




Normalmente se usan como válvulas de seguridad para

prevenir los daños que ocasionarían en los componentes los

golpes de presión, o como válvulas de seguridad para prevenir

la expansión térmica en cilindros cerrados. La gran ventaja de

estas válvulas es la velocidad de respuesta inmediata, y sus

inconvenientes la falta de precisión en la regulación y el

calentamiento que sufre el fluido en la descarga.

Cuando una válvula de seguridad de acción directa debe

funcionar con mucha frecuencia o debe trabajar a presiones

cercanas a las de apertura, la respuesta del muelle puede

provocar vibraciones en el funcionamiento de la válvula

(rateo), lo cual produce desgaste en el asiento del cono que

posteriormente produce fugas a través de los puntos de

desgaste. Las válvulas de seguridad de acción directa no son,

por lo tanto, recomendables para trabajar a presiones

cercanas a las de regulación.


En una carcasa o bloque de mando (1) se atornilla la

válvula compuesta de manguito (2), resorte (3),

mecanismo variados (4), cono con pistón

amortiguador (5) y asiento templado (6).

El resorte aprieta el cono sobre el asiento. La fuerza

del resorte puede ajustarse en forma continua con el

botón giratorio. Con ello, también se ajusta la presión.

La conexión P está unida al sistema. La presión

reinante en el sistema actúa sobre la superficie del

cono. Si la presión levanta el cono del asiento, se

abre la unión hacia la conexión T. La carrera del cono

está limitada por un reborde en el taladro

amortiguador (7).



Válvulas limitadoras de la presión: Precomandadas o pilotadas

A medida que el caudal aumenta, como consecuencia del espacio requerido para el resorte

regulador, la posibilidad de construir válvulas de mando directo queda limitada. Un mayor caudal

exige diámetros más grandes de asiento y de corredera. La superficie y, con ello, la fuerza del

resorte, aumentan en forma cuadrática al diámetro.

Para caudales grandes y, con el fin de mantener las dimensiones dentro de valores razonables,

las válvulas se realizan precomandadas




Está compuesta básicamente de una válvula principal (1) con pistón principal (3) y de la válvula de

premando (2) con elemento de ajuste de presión. La válvula de premando es una válvula

limitadora de presión de mando directo.La presión actuante en canal A actúa sobre el pistón principal (3). Simultáneamente la presión actúa a través de los conductos

de mando (6) y (7) con sus toberas (4, 5 y 11) sobre el lado del pistón principal (3) cargado por el resorte y sobre la esfera (8)

en la válvula de premando (2). Si la presión en canal A aumenta, alcanzando un valor superior al que ha sido ajustado en el

resorte (9), la esfera (8) abre contra el resorte (9).

El caudal de aceite piloto sobre el lado del pistón principal (3) careado

por el resorte fluye ahora a través del conducto ele mando (7), del

taladro de tobera (11) y de la esfera (8) hacia la cámara del resorte

(12). Desde aquí se conduce internamente a través del conducto de

mando (13) o externamente a través del conducto de mando (14) sin

presión hacia el tanque. Condicionada por las toberas (4) y (5) se

produce una caída de presión en el pistón principal (3), por lo que se

abre la unión de canal A hacia canal B. Ahora fluye caudal de canal A

hacia canal B, manteniendo la presión de servicio ajustada.

A través de conexión "X" (15) se puede descargar la válvula limitadora

de presión o conmutarla a una presión inferior (segundo nivel ele

presión).

A través de conexión (14) - con el taladro bloqueado (16) - se puede

conducir el aceite piloto por separado (externamente) hacia el tanque.

De este modo se evitan influencias de presión del canal B sobre la




Para aplicaciones que requieren válvulas de seguridad

que permitan el paso de grandes caudales con

pequeñas pérdidas de carga se usan válvulas de

seguridad pilotadas.

Estas válvulas operan en dos fases: una primera fase

de pilotaje, en la cual una pequeña válvula de acción

directa, normalmente construida dentro de la propia

válvula de seguridad, actúa como control en la válvula

principal

Las válvulas pilotadas tienen una presión diferencial

entre la apertura y la máxima descarga muy inferior a

las válvulas de seguridad directas.

A pesar de que el funcionamiento de las válvulas

pilotadas es más lento que las válvulas de acción

directa, las pilotadas mantienen al sistema con una

presión más constante mientras están descargando

Pilotadas externamente




Pilotadas Localmente




Pilotadas Remotamente

Usa la válvula piloto para descargar la bomba a

baja presión.




Ejemplo de válvula limitadora y reductora de la presión para controlar el par de giro de un actuador

de giro.

Control presión



Válvulas limitadoras de la presión: Características principales

Dependencia Presión- Caudal

Mando Directo

La dependencia presión-caudal da una idea general del campo de

empleo de una válvula limitadora de presión. Aquí el parámetro es

la presión de ajuste pE al comienzo de la apertura (Q > O).

La variación de la presión ajustada con el caudal en aumento o la

inclinación de la curva característica representan la desviación de

Mediante una forma geométrica especial del plato del resorte -

también denominado "plato de choque" - en las válvulas

limitadoras de presión de mando directo se puede alcanzar un

aplanamiento de la inclinación de las curvas características. Se

aprovechan las fuerzas de impulso del caudal saliente para

compensar el aumento de la fuerza del resorte y la fuerza de flujo

tendiente a cerrar el cono de la válvula.

En la práctica este efecto se denomina "ayuda de carrera".

Con la adaptación de la fuerza del resorte al rango de ajuste

correspondiente (división en "niveles de presión") se logra una

dependencia "adecuada a la práctica" de presión-caudal




Límite de Potencia

Mando Directo

Precomandada

Límite Potencia Superior: Máxima presión ajustable y caudal máximo

La máxima presión ajustable pu limita el rango superior de trabajo

de una válvula limitadora de presión. Resulta de la fuerza

máxima del resorte FF y de la sección transversal del asiento

correspondiente Av . Caudales más elevados exigen secciones

transversales de asiento más grandes y, por lo tanto, de acuerdo

con pE, = FF / Av, fuerzas superiores de resorte o de ajuste. Es

por ello que las válvulas limitadoras de presión llegan pronto a un

sector en el cual la variación manual de pE, ya no resulta posible.




La conducta dinámica de una válvula limitadora de

presión se caracteriza por su capacidad de reacción

(respuesta) a cambios repentinos de caudal o de presión.

La válvula debe reaccionar rápidamente, es decir, sin

retardo, compensar posibles picos de presión y alcanzar

lo más pronto posible el valor de presión ajustado.

Para evitar picos de presión deben tomarse medidas de

amortiguación, las cuales junto con la fricción y la inercia

de masa de las piezas a mover afectan la capacidad de

reacción de la válvula.

La conducta dinámica de la válvula queda determinada

por su tipo constructivo, por el estado de servicio del

elemento de ajuste (pistón principal) y de la instalación

hidráulica; la conducta estacionaria sólo por el tipo

constructivo.




En la práctica, los caudales en una instalación hidráulica no son libres de oscilación, entre otros,

por la pulsación de presión de la bomba hidráulica. Como consecuencia de dicha pulsación de

presión las válvulas limitadoras de presión pueden oscilar y producir ruidos. Según la frecuencia de

los ruidos se habla del "retemblar, zumbar, silbar o aullar" de la válvula.

Las oscilaciones que se producen pueden eliminarse mediante medidas adecuadas de

amortiguación, (pistón amortiguador en válvulas de mando directo). Las válvulas precomandadas

se amortiguan hidráulicamente. Toberas entre el nivel principal y la válvula premando limitan el

caudal de aceite piloto y, con ello, el movimiento del pistón principal.

Para el servicio sin fallas de una instalación hidráulica resulta im-portante que la válvula limitadora

de presión compense la oscilaciones que se produzcan, permitiendo una conducta estable dr

servicio. Si no fuese así, las oscilaciones de alta frecuencia, además de Ia generación de ruidos,

podrían ocasionar un mayor desgaste (erosión por cavitación). Las consecuencias son una vida útil

más reducida y una mero disponibilidad de la instalación hidráulica.



Válvulas conmutadora de la presión

Las válvulas de conmutación por presión, según el caso de empleo, denominadas también válvulas de secuencia, de circulación, de pretensión o de frenado, son similares en su construcción a las válvulas limitadoras de presión. Las válvulas de conmutación por presión se

ubican en el caudal principal de una instalación hidráulica y, al alcanzar la presión ajustada,

conectan o desconectan otra instalación hidráulica

Secuencia de presión Avanace Rápido



Válvulas conmutadora de la presión: Secuencia de presión

Mando directo

El ajuste de la presión de conexión se realiza mediante el elemento de ajuste (4). El resorte de presión (3)

mantiene el pistón de mando (2) en su posición inicial, la válvula está cerrada.

La presión en canal P actúa a través del conducto de mando (6) sobre la superficie (8) del pistón de mando (2)

y, con ello, contra la fuerza del resorte (3). Si la presión en canal P supera el valor ajustado en el resorte (3), el

pistón de mando (2) es desplazado contra el resorte (3). Se abre la unión de canal P hacia canal A. El sistema

posterior al canal A se conecta sin que en canal P caiga la presión. La señal de mando proviene internamente

del canal P, a través del conducto de mando (6) y de la tobera (7), o externamente a través de conexión B (X).

Según el caso de empleo el aceite de fugas se descarga externamente a través de conexión T (Y) o

internamente a través de conexión A.

Para el libre flujo del fluido de canal A hacia canal P puede insertarse una válvula antirretorno. Para el control

de la presión se ha previsto una conexión de manómetro (1).




Precomendada

Las válvulas de secuencia precomandadas básicamente se componen de válvula principal (1) con

pistón principal (2)y válvula de premando (3) con elemento de ajuste (11).

Para el libre retorno de flujo de canal B hacia canal A se puede montar una válvula antirretorno (4).

Caso: aplicación como válvula de pretensión

La presión en canal A actúa a través del conducto de mando (5)

sobre el pistón de premando (6) en la válvula de premando (3).

Simultáneamente la presión actúa sobre el lado del pistón principal

(2) cargado por el resorte. Si la presión supera el valor tarado en el

resorte (8), el pistón de premando (6) se desplaza contra el resorte

(8). La señal de mando proviene del canal A internamente a través

del conducto de mando (5). El fluido del lado del pistón principal (2)

cargado por el resorte fluye a través del conducto de mando (9)

hacia canal B. Se produce una caída de presión en el pistón

principal (2). La unión entre canal A y canal B queda libre,

manteniéndose la presión tarada en el resorte (8). Las fugas en el

pistón de premando (6) se conducen internamente hacia canal B.



A diferencia de la aplicación como válvula de pretensión

aquí el aceite de fugas que aparece en el pistón de

premando se conduce externamente y sin presión a través

de conexión Y hacia el tanque.

La descarga de aceite piloto se realiza internamente a

través del conducto (9) hacia canal B.


Precomendada



Válvulas conmutadora de la presión: Válvula de desconexión por presión

Las válvulas de desconexión por presión - también

denominadas válvulas de carga de acumuladores - se emplean

mayormente en instalaciones hidráulicas con acumuladores de

presión. Su tarea consiste en conectar el caudal de la bomba a

circulación sin presión cuando el acumulador de presión

alcanza su presión de carga. Estas válvulas también se

emplean en instalaciones hidráulicas con bombas de alta y de

baja presión (instalaciones de dos circuitos). En estos casos de

empleo la bomba de baja presión se conecta a circulación sin

presión una vez alcanzada la alta presión ajustada.



Válvula de secuencia

En circuitos con más de un actuador, normalmente se necesita mover estos actuadores

como cilindros o motores en un orden de secuencia definido. Una manera de hacerlo son limitadores

eléctricos, temporizadores o finales de carrera. Estas operaciones, cuando se trata de cilindros,

también se pueden hacer dimensionando los cilindros de forma que las cargas que desplacen

realicen por sí mismas estas secuencias. Así, cuando el cilindro llega a final de carrera, la presión del

sistema incrementa y pone en funcionamiento el segundo cilindro.

De todas maneras, en muchas instalaciones las limitaciones de espacio y los

requerimientos de las fuerzas determinan el tamaño del cilindro necesario para hacer este trabajo. En

este caso las válvulas de secuencia se utilizan para actuar los cilindros en el orden requerido.




Las válvulas de secuencia son de dos vías y normalmente cerradas. Regulan la

secuencia en la que varias funciones deben sucederse en un circuito. Estas válvulas se

parecen a las de acción directa de seguridad excepto en que las cámaras de los muelles tienen el

drenaje externo al depósito, en lugar de internamente a la salida de descarga de la válvula de

seguridad

Normalmente una válvula de secuencia permite que la presión del fluido circule a una

segunda función solamente después de que la función primaria se haya completado

satisfactoriamente. Cuando está normalmente cerrada una válvula de secuencia permite al fluido

circular libremente hacia el circuito primario para realizar esta primera función hasta que la presión

de taraje de la válvula se alcanza.

Cuando la función primaria se ha alcanzado la presión en este circuito incrementa y

acciona la presión de la válvula de secuencia, lo que presuriza la corredera y vence la fuerza del

muelle. El muelle está compensado y la corredera de la válvula se mueve permitiendo que el fluido

circule hacia el circuito secundario.



Válvula de secuencia Válvula de reductora de la presión



Ejemplo de circuito con válvula de secuencia: Circuito en el que el cilindro B ha de salir cuando A

esté fuera. Se coloca la válvula antes del cilindro B de tal manera que se tare a una presión dada, de

tal manera que sólo funcione cuando la presión supere dicho valor.



Válvula de contrapresión ( counterbalance )

Estas válvulas, normalmente cerradas, se usan principalmente en circuitos donde deba

mantenerse una presión para evitar el mal funcionamiento. Por ejemplo, para controlar el

descenso en un cilindro vertical, evitando el descenso libre debido a la fuerza de gravedad; o

para mantener la presión en el cilindro de una prensa evitando su caída libre.



Válvula de contrapresión ( counterbalance )

EL puerto primario de la válvula es

conectado directamente a la base

del cilindro que soporta la carga.

Así cuando la bomba da fluido al

cilindro por la parte superior para

que baje, el fluido desalojado es

forzado a que pase por la válvula

la cual controla el paso evitando

caída bruscas. Cuando se quiere

subir el cilindro la bomba entrega

el fluido a través de esta válvula,

la cual entonces no ofrece

resistencia al paso.

Fluido desde

la bomba

Valvula

direccional



Ejemplo de circuito con válvula contrabalanceada:



Válvula Freno ( Brake )

Se trata de válvulas normalmente cerradas, que son utilizadas normalmente como freno dinámico

en los circuitos con motores. Durante el funcionamiento normal la válvula se mantiene abierta de

forma pilotada, cuando se cierra.



Ejemplo de circuito con válvula freno:



Relief Valve Reducing Valve Unloading Valve

Sequence Valve

Counterbalance Valve

Break Valve

Resumen de símbolos



Válvulas reductoras de la presión

A diferencia de la válvula limitadora de presión, que indica el valor de la presión de entrada

(presión de la bomba), la válvula reductora de presión influye sobre la presión de salida

(presión del consumidor).

La reducción de la presión de entrada (presión primaria), o bien, el mantenimiento constante

de la presión de salida (presión secundaria) puede producirse sólo a un valor que se

encuentra por debajo de la presión variable reinante en el circuito principal. De este modo

puede reducirse en una parte del circuito la presión a un valor inferior al de la presión del

sistema.

De acuerdo con la función de la válvula reductora de presión, de no permitir que la presión de

salida supere el valor ajustado, éste es conducido sobre el lado frontal de la pieza de mando

(pistón o cono) y comparado allí con la fuerza ajustada en el resorte regulador. Si la fuerza

hidráulica PA • AK supera la fuerza del resorte ajustada, el pistón se mueve hacia arriba en

sentido de cierre del canto de mando. En la posición de regulación la corredera presenta

compensación de fuerzas (F, = pA AK). En el canto de mando, en función del caudal Q y de la

presión de entrada PE se regula la sección de paso necesaria para mantener constante pA.

En principio, se diferencian válvulas reductoras de presión de mando directo y

precomandadas.




En principio, las válvulas reductoras de presión se construyen en versión de 3 vías, es decir, el seguro de la presión del circuito

secundario se realiza a través del elemento de ajuste (1). La elección del ajuste por botón giratorio, como se ha representado, o por

tornillo prisionero con hexágono y capuchón protector, o mediante botón giratorio cerrable con escala, depende exclusivamente del caso

de empleo y del deseo del usuario.

En la posición inicial las válvulas están abiertas, es decir, el caudal puede fluir libremente de canal P hacia canal A. La presión en canal A

actúa simultáneamente sobre el conducto de mando (2) en la superficie del pistón contra el resorte de presión (3). Sí en canal A la

presión supera la presión ajustada en el resorte (3), el pistón de mando (4) pasa a posición de regulación, manteniendo constante la

presión ajustada en canal A. La señal y el caudal de aceite piloto se extraen internamente del canal A a través del conducto de mando (2).

Si por influencia de fuerzas externas en el canal A la presión en el consumidor continúa aumentando, el pistón de mando (4) sigue

desplazándose contra el resorte (3). De este modo el canal A se une con el tanque a través del canto de mando (5) en el pistón de mando

(4). Fluye tanto fluido hidráulico hacia el tanque como para que la presión no pueda seguir aumentando.

El drenaje de aceite de fugas de la cámara del resorte (6) siempre es externo a través de canal T (Y).

Para libre retorno del fluido hidráulico de canal A hacia canal P se puede montar opcionalmente una válvula antirretorno (7). Para el

control de la presión reducida en canal A se ha previsto una conexión de manómetro (8).



Para la reducción de la presión de grandes caudales de liquido se emplean válvulas reductoras de

presión precomandadas


Aquí - al igual que en la válvula limitadora de presión precomandada - se une una

válvula limitadora de presión de mando directo con el lado del resorte del pistón de

mando. La válvula de premando es el miembro de medición del sistema. La

presión de salida deseada se ajusta en el resorte (1) de la válvula de premando.

En posición de reposo la válvula está abierta, es decir, puede llegar libremente

fluido hidráulico desde canal B a través del pistón principal (2) hacia canal A. La

presión reguladora en canal A actúa sobre el lado inferior del pistón principal.

Simultáneamente la presión actúa a través de la tobera (3) sobre el lado cargado

por el resorte del pistón principal (4) y a través del canal (5) en la esfera (6) en la

válvula de premando (7). Al mismo tiempo actúa a través de la tobera (8), el

conducto de mando (9), la válvula antirretorno (10) y la tobera (11) sobre la esfera

(6). De acuerdo con el valor ajustado en el resorte (1) se instala una presión

delante de la esfera (6) en el canal (5) y en la cámara del resorte (12), que

mantiene al pistón principal (4) en su posición de apertura. Cuando p, alcanza la

presión tarada en el resorte (1), la válvula de premando reacciona (la esfera (6) se

levanta del asiento).

Por ello fluye un caudal de aceite piloto de la salida de la válvula a través de las

toberas (8) y (5) hacia la válvula de premando. La caída de presión que se

produce en las toberas actúa en el pistón de mando en el nivel principal y mueve

el pistón principal contra el resorte. La presión reducida deseada se alcanza

cuando se produce un estado de equilibrio entre la presión en canal A y la presión

ajustada en el resorte (1).



Válvulas reductoras de la presión El retorno de aceite piloto de la cámara del resorte (14) siempre se

produce externamente a través del conducto de mando (15) hacia el

tanque. En la válvula reductora de presión son efectivos dos circuitos

de mando. El circuito 1 para la compensación de inestabilidades con

caudales pequeños y el circuito 2 para compensar efectos de cierre

del pistón principal en caso da grandes caudales.

El circuito de mando 1 actúa desde canal A a través de la tobera (8), el

conducto de mando (9), la esfera (10) y la tobera (11) sobre el

premando. El circuito de mando 2 actúa desde canal A a través de la

tobera (3) y la tubería de mando (5) sobre el premando.

En que caso actúa el circuito de mando 1 o 2 depende de las

condiciones de presión en las toberas (3) y (8). Durante la mayoría de

los estados de servicio ambos circuitos de mando están activos al

mismo tiempo.

En caso de grandes velocidades de flujo en la tobera (8) se produce

una menor caída de presión que en la tobera (3). Para evitar una

reversión del sentido del caudal de tobera (3) hacia tobera (8), la

válvula antirretorno (10) bloquea el circuito de mando 1 contra el

circuito de mando 2.

Para el libre flujo de canal A hacia canal B opcionalmente se puede

insertar una válvula antirretorno (16).

Una conexión de manómetro (13) permite controlar la presión reducida

en canal A.



Válvulas reductoras de la presión: válvula de 3 vías precomandada

Las válvulas reductoras de presión de 3 vías se

componen básicamente de una válvula principal (1) con

el pistón regulador (2) y una válvula reductora de

presión de mando directo (3) como válvula de

premando. En posición inicial el pistón regulador (2) es

mantenido en posición central por el resorte (5) y la

arandela (4) contra el resorte (6), las uniones de P

hacia A y de A hacia T están cerradas.

El resorte (5) está poco más pretensionado que el

resorte (6), de modo que la posición media del pistón

principal (2) queda exactamente definida por el tope de

la arandela (4) en la carcasa de la válvula principal (1).

El pistón de premando (7) es mantenido en posición

inicial abierta por el resorte (8). Con esta válvula se

pueden realizar 3 funciones de presión_

• Reductora de la presión

• Mantenimiento de la presión

• Limitadora de la presión



Válvulas reductoras de la presión: valores característicos

Para la válvula reductora de presión valen, salvo algunas excepciones, los mismos valores

característicos que para la válvula !imitadora de presión. Bajo caudal se entiende el volumen que

fluye hacia el consumidor, bajo presión de ajuste, la presión de salida PA.

Las curvas características muestran la variación de la presión de salida pA en función del caudal, a

presión de entrada p, constante. En la función reductora de presión la línea a trazos representa la

resistencia más baja del consumidor en función del caudal. Esta característica es el límite de

aplicación de la válvula para la instalación hidráulica en cuestión.




En las válvulas reductoras de presión de 2 vías siempre el caudal completo de mando se

descarga a través de conexión Y. Dicho caudal varía con el caudal del consumidor, la diferencia

de presión entre entrada y salida de la válvula y el valor de presión ajustado.

En gráfica se ha representado la variación del caudal de aceite piloto respecto a la diferencia de

presión (Ap = pE - PA) para la válvula reductora de presión TN 10 (reductora de presión de 2 vías).




En la práctica, a las válvulas reductoras de presión se le exigen buenas propiedades dinámicas. Los

picos de presión, al detenerse repentinamente el consumidor (cilindro o motor) deben ser lo más

bajos posibles, lo mismo que las caídas de presión al arrancar nuevamente después de la parada.

Los pistones principales de las válvulas reductoras de presión en su posición de salida están

abiertos. Si de pronto el caudal del consumidor se reduce, el pistón regulador debe cerrar contra el

resorte lo más rápido posible. El retardo que se produce como consecuencia de fuerzas de fricción y

de flujo conduce a un aumento no deseado de presión (pico de presión) en el circuito del

consumidor.

Por otra parte, en caso de un rápido aumento del caudal el pistón principal debe abrir rápidamente

para evitar una breve caída muy elevada de la presión del consumidor (caída de presión). La altura

de los picos de presión y de las caídas de presión depende de las propiedades dinámicas de la

válvula (tipo constructivo, circuito de premando), del consumidor (cilindro o motor), de los valores

característicos (pE, PA, Q) y, en gran medida, del volumen del consumidor (p.ej. cilindro y volumen

de conductos).




Un caso de empleo crítico es la función de mantenimiento de presión cuando del lado del

consumidor no se requiere caudal. Los pistones de mando que trabajan en el sector del

recubrimiento son muy sen-sibles al ensuciamiento a causa del caudal de aceite piloto que fluye

constantemente (entrada de partículas de suciedad en el intersticio de mando), lo que trae

aparejadas variaciones de presión del lado del consumidor.

Con el fin de evitar esto resulta conveniente prever un conducto bypass para un caudal pequeño

(0,5 hasta 1,5 L/min).Además resulta importante una buena filtración del fluido hidráulico



Válvulas reductoras de la presión pilotada

Válvula reductora de la presión pilotada ( unloading )

En una válvula reductora de presión pilotada la reducción de presión se

efectúa hidráulicamente equilibrando la corredera por la presión de

salida. Un muelle suave mantiene la válvula abierta y una pequeña

válvula de seguridad, generalmente construida dentro del mismo

cuerpo de la válvula, envía el fluido al depósito cuando la presión

reducida alcanza la del muelle de la válvula de pilotaje. Este caudal de

fluido causa una pérdida de carga a través de la corredera y la presión

diferencial causa entonces el movimiento de la corredera hacia su

posición de cerrado, contraria a la fuerza del muelle. La válvula

reductora pilotada libera solamente la cantidad de fluido suficiente para

posicionar la corredera principal hasta que el caudal de la válvula

principal iguale a los requerimientos del circuito de presión reducida.

Cuando no se precise caudal la baja presión del circuito durante un

tiempo del ciclo la válvula principal se cierra.



Válvulas reductoras de la presión pilotada

Ejemplo de circuito con válvula reductora de presión: Circuito en el que el cilindro B necesita una

presión menor

Esta válvula si la presión supera un valor

determinado se cierra y deriva el fluido hacia

el tanque de drenado, limitando la presión que

puede transmitir al cilindro B



Ejemplo de circuito con válvula reductora de presión pilotada: Circuito en el que el cilindro B necesita

una presión menor

A typical example of an unloading valve application is a high-low system consisting of two pumps, one a

high displacement pump and the other a low displacement pump. This system shown above is designed

for providing a rapid return on the work cylinder. In this system, the net total displacement of both the

pumps is delivered to the work cylinder until the load is contacted. At this point there is an increase in

system pressure and this causes the unloading valve to open. This results in the flow from the high

displacement pump getting directed back to the tank at a minimal pressure. The low volume pump

continues to deliver flow for the higher pressure requirement of the work cycle. For facilatating rapid

return of the cylinder, flow from both the pumps is again utilized.


Anotaciones.

372 oleo tema 6 valvulas de presion y flujo

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