154
Válvulas neumáticasy electroneumáticas
Para precisión y control
155
Contenido
� Mandos.� Función.
� Tamaño válvulas.
� Control del clindro.
� Válvula típica.
� Válvulas de asiento.
� Válvulas de corredera.
� Juntas de disco.
� Juntas dinámicas.
� Corredera sin juntas.
� Corredera equilibrada.� Sobreposición corredera.
� Válvulas 5/3.
� Otros diseños de válvulas.� Sensores de presión.
� Válvulas lógicas.
� Reguladores de caudal.
� Válvula de escape rápido.
� Caudal en la válvula.
� Electroválvulas.
� Juntas estáticas.
Pulsar la sección para ir directamente.
� Introducción.
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Introducción
� Existe un amplio rango de válvulas neumáticas.
� Para ayudar a seleccionar una válvula, estancatalogadas según diferentes categorías.
� Estilo.� Gama.� Principio de diseño.� Tipo de mando.� Función.� Tamaño.� Aplicación.
� Para todas ellas, la función principal es proporcional caudal de aire.
� Desde la función más sencilla consistente en dar aire o cerrar una sola vía, hasta un control proporcional preciso de presión y caudal.
157
Estilo
� El estilo refleja la estética de la gama de válvulas asemejándola al principio de diseño. Ejemplo de ello son Nugget, ISO Stary Super X.
158
Gama
� El gama hace referencia al montaje de la válvula, por ejemplo sub-base, bloque manifold, en línea e isla de válvulas.
159
Diseño
� El diseño hace referencia al principio de operación bajo el cual se ha diseñado la válvula, por ejemplo válvulas de corredera, válvulas de asiento plano (poppet) o válvulas de asiento giratorio (plate).
160
Mandos
� Un mando es elmacanismo que causa el cambio de la válvula.
� Se clasifican en manuales, mecánicos y eléctricos.
Botóngiratorio
Pulsador Pulsadorencastado
Pulsadorseta
Mando yretorno por llave
Interruptor Retornopor llave
Pilotajeeléctrico
Rodillo
Rodilloescamoteable
Pilotajeneumático
LevaPulsadorde emergencia
161
Función de la válvula� La función es la variedad de
posiciones de la válvula.� Las de la figura son 2/2, 3/2,
4/2, 5/2, 3/3, 4/3 y 5/3.� El primer número es el número
de vías (puertos) principales: entradas, salidas y descargas. Se excluyen señales de pilotaje y alimentaciones externas.
� El segundo valor es el número de posiciones (estados).
� Una válvula 3/2 tiene tres vías y dos posiciones, en reposo y actuada.
162
Tamaño de la válvula
� El tamaño hace referencia a la conexión.
� Para diseños similares de válvulas la cantidad de aire a través de la válvula aumenta con el tamaño del puerto.
� De todas formas el puerto por si solo no puede hacer pasar un valor dado de caudal ya que éste depende del diseño interno de la válvula.
� La progresión de puertos es: M5, R 1/8 , R1/4, R3/8 , R1/2, R3/4, R1.
M5R1/8 R1/4
R3/8 R1/2
R3/4R1
163
Aplicación
� Según la función de la válvula tendrá una aplicación u otra.
� Ejemplos de válvulas con funciones específicas son la válvula de escape rápido, la de arranque progresivo/descarga y la de monitorización.
� Ejemplos de válvulasestandar son las válvulas de potencia, las de funciones lógicas, las de control y las de parada de emergencia.
� Una válvula estandarpuede tener diferentes aplicaciones dependiendo de la función para la que ha sido seleccionada en un sistema.
164
Control de un cilindro (válvula 3/2) � Una válvula de 3 vías
proporciona caminos de entrada, salida y escape y es la selección normal para controlar un cilindro simple efecto.
� En posición de reposo, producida por el muelle, la válvula está cerrada.
� En posición actuada, producida por el pulsador, la válvula está abierta.
� El pulsador ha de mantenerse activado para que el cilindro llegue al final de su carrera.
1
2
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12 10
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� Una válvula de 3 vías proporciona caminos de entrada, salida y escape y es la selección normal para controlar un cilindro simple efecto.
� En posición de reposo, producida por el muelle, la válvula está cerrada.
� En posición actuada, producida por el pulsador, la válvula está abierta.
� El pulsador ha de mantenerse activado para que el cilindro llegue al final de su carrera.
Control de un cilindro (válvula 3/2)
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� Una válvula de 5 vías proporciona una entrada de aire (vía 1) que puede comunicar con dos salidas (vías 2 y 4) cada una con su escape (vías 3 y 5).
� En posición de reposo, producida por el muelle, la vía 1 comunica con 2 y la vía 4 escapa por 5.
� En posición actuada, producida pulsando, la vía 1 conecta con 4 y la 2 escapa por 3.
15 3
1214
4 2
Control de un cilindro (válvula 5/2)
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1214
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4 2
� Una válvula de 5 vías proporciona una entrada de aire (vía 1) que puede comunicar con dos salidas (vías 2 y 4) cada una con su escape (vías 3 y 5).
� En posición de reposo, producida por el muelle, la vía 1 comunica con 2 y la vía 4 escapa por 5.
� En posición actuada, producida pulsando, la vía 1 conecta con 4 y la 2 escapa por 3.
Control de un cilindro (válvula 5/2)
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� Componentes de una electro - válvula 5/2 de retorno por muelle (no se muestra la sub-base):
� (1) Solenoide (15mm).� (2) Piston.� (3) Corredera con juntas de disco.� (4) Cuerpo de la válvula.� (5) Muelle de retorno.� (6) Vías alternativas 2, 4.� (7) Indicador de presión.� (8) Control manual.� (9) Conectores eléctricos.
34
5
6
7 8
2
1
9
Válvula típica
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Válvulas de asiento
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Válvula de asiento 2/2� Las válvulas de asiento son
de diseño simple y efectivo y utilizadas principalmente con función 2/2 y 3/2.
� Hacen buena estanqueidad y son a menudo una buena elección para cortar la presión de suministro.
� El diseño de la junta favorece una rápida apertura.
� La figura muestra una válvula de asiento 2/2 pilotada por aire.
1 2
12
171
1 2
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Válvula de asiento 2/2� Las válvulas de asiento son
de diseño simple y efectivo y utilizadas principalmente con función 2/2 y 3/2.
� Hacen buena estanqueidad y son a menudo una buena elección para cortar la presión de suministro.
� El diseño de la junta favorece una rápida apertura.
� La figura muestra una válvula de asiento 2/2 pilotada por aire.
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Válvula de asiento 3/2� Válvula 3/2 miniatura usada
para generar señales.� La junta es de larga duración
(no sujeta a fricción por deslizamiento).
� La presión de la vía 1 ayuda al muelle a mantener cerrado el asiento.
� La salida 2 se conecta a escape a través del pistón.
� Cuando se actúa el escape cierra y 1 conecta con 2. 1
2
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173
1
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� Válvula 3/2 miniatura usada para generar señales.
� La junta es de larga duración (no sujeta a fricción por deslizamiento).
� La presión de la vía 1 ayuda al muelle a mantener cerrado el asiento.
� La salida 2 se conecta a escape a través del pistón.
� Cuando se actúa el escape cierra y 1 conecta con 2.
Válvula de asiento 3/2
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1
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Válvula de asiento 3/2� Válvula 3/2 miniatura usada
para generar señales.� La junta es de larga duración
(no sujeta a fricción por deslizamiento).
� La presión de la vía 1 ayuda al muelle a mantener cerrado el asiento.
� La salida 2 se conecta a escape a través del pistón.
� Cuando se actúa el escape cierra y 1 conecta con 2.
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Válvulas de corredera
� El diseño más popular yversatil.
� Disponible en varias funciones: 3/2, 3/3, 5/2, 5/3, etc.
� Totalmente equilibrada.� Amplia gama de estilos,
medidas, mandos y montajes.
� Aptas para un amplio rango de aplicaciones.
176
Tipos de corredera� La corredera tiene una
sucesión de diámetros mayores y menores.
� Los mayores cierran los orificios y los menores conectan las vías de la válvula con la dirección de caudal a controlar.
� El diseño con juntas dinámicas tiene las juntas en la corredera.
� El diseño sin juntas no tiene juntas deslizantes.
� El diseño con juntas estáticas tiene las juntas en el cuerpo de la válvula.
177
Juntas de disco� La junta de disco se ajusta
en un hueco, con el diámetro externo en contacto con el cuerpo de la válvula.
� Cuando hay una diferencia de presión la junta de disco se deforma hacia un lado y hacia arriba paraestanqueizar el espacio entre la corredera y el cuerpo de la válvula.
� Es de perfil delgado para reducir la fricción causada por fuerzas radiales.
178
Válvula de corredera (juntas dinámicas)
� La figura muestra una válvula 5/2 con juntas en la co rredera.� Las juntas se mueven con la corredera, motivo por el cual se
las llama dinámicas.� En posición de reposo la vía 1 conecta con la 2 y la 4 con la 5.� En posición actuada la vía 1 conecta con 4 y la 2 c on la 3.
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1
24
5 3
14 12
14 12
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Válvula de corredera (juntas dinámicas)
� La figura muestra una válvula 5/2 con juntas en la co rredera.� Las juntas se mueven con la corredera, motivo por el cual se
las llama dinámicas.� En posición de reposo la vía 1 conecta con la 2 y la 4 con la 5.� En posición actuada la vía 1 conecta con 4 y la 2 c on la 3.
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Válvula de corredera (sin juntas)
� Esta válvula 5/2 tiene una corredera y una camisa. El ajuste entre ambas es tan preciso que no necesita ju ntas.
� La minúscula cantidad de aire que pasa por los diáme tros mayores de la corredera actúa de cojinete de aire.
� El resultado es baja fricción y larga duración.
14 2 3514 12
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Válvula de corredera (sin juntas)
� Esta válvula 5/2 tiene un a corredera y una camisa. El ajuste entre ambas es tan preciso que no necesita ju ntas.
� La minúscula cantidad de aire que pasa por los diáme tros mayores de la corredera actúa de cojinete de aire.
� El resultado es baja fricción y larga duración.
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Válvula de corredera (juntas estáticas)� Esta válvula 3/2 tiene una corredera que se desliza s in juntas.� Las juntas tóricas quedan apresadas en unas celdillas f ijadas
en el cuerpo de la válvula.� La junta tórica mayor cierra el espacio entre el hueco de la
válvula y las guías.� La junta menor cierra el espacio entre las guías y la corredera.
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1
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1
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Válvula de corredera (juntas estáticas)� Esta válvula 3/2 tiene una corredera que se desliza s in juntas.� Las juntas tóricas quedan apresadas en unas celdillas f ijadas
en el cuerpo de la válvula.� La junta tórica mayor cierra el espacio entre el hueco de la
válvula y las guías.� La junta menor cierra el espacio entre las guías y la corredera.
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Válvula de corredera (juntas estáticas)� Esta válvula 5/2 tiene una corredera que se desliza s in juntas.� Las juntas tóricas quedan apresadas en unas celdillas f ijadas
en el cuerpo de la válvula.� La junta tórica mayor cierra el espacio entre el hueco de la
válvula y las guías.� La junta menor cierra el espacio entre las guías y la corredera.
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Válvula de corredera (juntas estáticas)� Esta válvula 5/2 tiene una corredera que se desliza s in juntas.� Las juntas tóricas quedan apresadas en unas celdillas f ijadas
en el cuerpo de la válvula.� La junta tórica mayor cierra el espacio entre el hueco de la
válvula y las guías.� La junta menor cierra el espacio entre las guías y la corredera.
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Corredera equilibrada� Cuando la presión actúa en
una vía no provoca el movimiento de la corredera.
� Las superficies a izquierda y derecha son iguales y recibirán fuerzas iguales y opuestas.
� Las válvulas de corredera equilibrada tienen muchas aplicaciones ya que se puede aplicar cualquier presión por cualquiera de las 5 vías. Las figuras muestran versiones con una presión o con presión dual.
14 2 3514 12
14 1214 2 35
187
Solapamiento� Muchas válvulas de
corredera se diseñan con un solapamiento positivo.
� Cuando la corredera pasa de estado de reposo a actuada la vía 2 cerrará antes de que la vía 4 abra (o viceversa).
� Si la corredera se mueve lentamente, un solapamiento negativo producirá pérdida de presión durante el cambio y la corredera puede llegar a pararse.
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14 2 3514 12
Solapamientopositivo
Solapamientonegativo
188
Válvula de corredera de tres posiciones
� Este tipo de válvula, en estado de reposo, tiene la corredera en una posición intermedia.
� Los espacios entre los émbolos de la corredera determinan la función de la posición central.
� Los tres modelos son: Centros cerrados (TCB). Salidas a escape (CAE).Salidas a presión (CAP).
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15 3
1
24
5 3
1
24
5 3
189
Válvula de corredera (juntas dinámicas)
5/3 con centros cerrados.
5/3 con salidas a escape.
5/3 con salidas a presión.
Corredera de una 5/2.
Estrias identificatorias.
Ejemplos para la gama Super 120
190
Válvula 5/3 con centros cerrados� La corredera cierra las vías en la posición central (d e reposo).� Si la corredera se mueve hacia la derecha, la vía 1 c omunica
con la 4 y la 2 con la 3.� Si la corredera se mueve hacia la izquierda, la vía 1 comunica
con la 2 y la 4 con la 5.
14 2 35
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1
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5 3
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14 2 35
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Válvula 5/3 con centros cerrados� La corredera cierra las vías en la posición central (d e reposo).� Si la corredera se mueve hacia la derecha, la vía 1 c omunica
con la 4 y la 2 con la 3.� Si la corredera se mueve hacia la izquierda, la vía 1 comunica
con la 2 y la 4 con la 5.
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Válvula 5/3 con centros cerrados� La corredera cierra las vías en la posición central (d e reposo).� Si la corredera se mueve hacia la derecha, la vía 1 c omunica
con la 4 y la 2 con la 3.� Si la corredera se mueve hacia la izquierda, la vía 1 comunica
con la 2 y la 4 con la 5.
193
Válvula 5/3 con salidas a escape� La corredera en la posición central mantiene la vía d e entrada de
aire cerrada y conecta las salidas a los escapes.� Corredera a la derecha: la vía 1 comunica con 4 y la 2 con la 3.� Corredera a la izquierda: la vía 1 comunica con 2 y la 4 con la 5.
1
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Válvula 5/3 con salidas a escape� La corredera en la posición central mantiene la vía d e entrada de
aire cerrada y conecta las salidas a los escapes.� Corredera a la derecha: la vía 1 comunica con 4 y la 2 con la 3.� Corredera a la izquierda: la vía 1 comunica con 2 y la 4 con la 5.
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1
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Válvula 5/3 con salidas a escape� La corredera en la posición central mantiene la vía d e entrada de
aire cerrada y conecta las salidas a los escapes.� Corredera a la derecha: la vía 1 comunica con 4 y la 2 con la 3.� Corredera a la izquierda: la vía 1 comunica con 2 y la 4 con la 5.
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Válvula 5/3 con salidas a presión� La corredera en posición central conecta la presión de
entrada con las dos salidas.� Corredera a la derecha: 1 comunica con 4 y 2 con 3.� Corredera a la izquierda: 1 comunica con 2 y 4 con 5.
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14 12
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5 3
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14 2 35
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5
Válvula 5/3 con salidas a presión� La corredera en posición central conecta la presión de
entrada con las dos salidas.� Corredera a la derecha: 1 comunica con 4 y 2 con 3.� Corredera a la izquierda: 1 comunica con 2 y 4 con 5.
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Válvula 5/3 con salidas a presión� La corredera en posición central conecta la presión de
entrada con las dos salidas.� Corredera a la derecha: 1 comunica con 4 y 2 con 3.� Corredera a la izquierda: 1 comunica con 2 y 4 con 5.
199
Otros diseños de válvulas
200
Válvulas sensibles
� Se puede actuar con una fuerza baja.
� En posición normal la leva mantiene cerrado un orificio de purga.
� El piston diferencial recibe presión por el lado menor y también por el mayor a través de una restricción en el propio piston.
� Una fuerza pequeña levantará el asiento permitiendo purgar aire.
1
2
3
� El caudal a través del pistón es menor que el de purga por lo que se pierde presión y el pistón cambia de posición.
� Soltando la leva el pistón retorna.
212 10
13
201
1
2
3
212 10
13
Válvulas sensibles
� Se puede actuar con una fuerza baja.
� En posición normal la leva mantiene cerrado un orificio de purga.
� El piston diferencial recibe presión por el lado menor y también por el mayor a través de una restricción en el propio piston.
� Una fuerza pequeña levantará el asiento permitiendo purgar aire.
� El caudal a través del pistón es menor que el de purga por lo que se pierde presión y el pistón cambia de posición.
� Soltando la leva el pistón retorna.
202
Válvulas de asiento giratorio� No lleva juntas de goma
sintética que se deslizen.� El actuador rotativo (rojo)
asienta plano sobre la base.� La presión de alimentación
actúa sobre el asiento manteniendolo cerrado y también sobre la salida 2.
� Una cavidad en el asiento conecta la vía de salida 4 con el escape 3.
� Al actuar sobre la válvula, el asiento gira y conecta la vía 2 con el escape 3 y la 1 con la 4.
12 3 4
� Versiones 4/2 y 4/3 con posición central cerrada.
� Girando parcialmente la palanca controlaremos el caudal.
2 4
1
2 4
3
1 3
203
12 3 4
2 4
1
2 4
3
1 3
� No lleva juntas de goma sintética que se deslizen.
� El actuador rotativo (rojo) asienta plano sobre la base.
� La presión de alimentación actúa sobre el asiento manteniendolo cerrado y también sobre la salida 2.
� Una cavidad en el asiento conecta la vía de salida 4 con el escape 3.
� Al actuar sobre la válvula, el asiento gira y conecta la vía 2 con el escape 3 y la 1 con la 4.
Válvulas de asiento giratorio
� Versiones 4/2 y 4/3 con posición central cerrada.
� Girando parcialmente la palanca controlaremos el caudal.
204
Presostato (neumático)� Transmisor de señales débiles.� Transmisor de temporizaciones
neumáticas.� Cuando la señal de presión en el
pilotaje 12 alcanza el 50% de la presión de alimentación en la vía 1, el presostato actúa dando una salida fuerte en la vía 2.
� Para temporizaciones a cualquier presión dá ajustes suaves de manera que solo se utilizará la parte lineal de la curva.
13
12 10
1
2
3
12 10
1
2
3
12 10
205
Presostatos
� La presión de alimentación actúa en superficies anulares diferentes manteniendo la corredera hacia la izquierda.
� Una debil o lenta señal de pilotaje en la vía 12 necesita alcanzar solo el 50% de la presión de alimentación para mover la corredera.
� La via 1 se comunica entonces con la via 2.
� Si desaparece la señal la fuerza diferencial hace retornar la corredera.
1 2
3
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2
3
12 10
206
Presostatos
1 2
3
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1
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3
12 10� La presión de alimentación
actúa en superficies anulares diferentes manteniendo la corredera hacia la izquierda.
� Una debil o lenta señal de pilotaje en la vía 12 necesita alcanzar solo el 50% de la presión de alimentación para mover la corredera.
� La via 1 se comunica entonces con la via 2.
� Si desaparece la señal la fuerza diferencial hace retornar la corredera.
207
Presostatos (eléctricos)
� Este presostato de valor fijo incorpora un cilindro simple efecto para conmutar los contactos.
� La presión de conmutación es aproximadamente 3 bar y necesita vencer la fuerza del cilindro y de los muelles de los contactos.
� Hay presostatos ajustables.
Fijo
Ajustable
208Válvula selectora de posición(función lógica “O”)
� Entrando señal de presión neumática por cualquiera de las vías 1 tendremos salida de presión por 2.
� El disco de estanqueidad se mueve a través de la válvula para evitar pérdidas de presión.
1
2
1
1
2
1
1 1
2
209Válvula de simultaneidad(función lógica “Y”)
� Una entrada de aire en cualquiera de las vías 1 hará que el pequeño pistón bloquee la señal.
� Si entra aire por las dos, una vía se bloqueará y la otra comunicará con 2.
� Si las presiones no son iguales se bloqueará la vía con menor presión.
1 1
2
1 1
2
1 1
2
1 1
2
1 1
2
Símbolo viejo popular
1 1
2
SímboloISO 1219-1
210
Regulación de caudal
� Utilizando reguladores de caudal se pueden ajustar independientemente las carreras de avance y retroceso del piston.
� La velocidad se regula controlando el caudal de salida.
� El regulador en la cabeza delantera controla la carrera de avance y el de la cabeza posterior la carrera de retorno.
211
Regulador de caudal
� Regulador de caudal unidireccional, montado en línea y ajustable.
� Caudal libre en una dirección.
� Caudal extrangulado regulable en la otra dirección.
212
Regulador de caudal
� Regulador de caudal unidireccional, montado en línea y ajustable.
� Caudal libre en una dirección.
� Caudal extrangulado regulable en la otra dirección.
213
Regulador de caudal tipo Banjo
� Diseñado para conectarse directamente en el puerto del cilindro, haciendo el ajuste adecuado.
� Dos tipos:� Uno para regular el
caudal de salida del cilindro (ver figura).
� Otro para regular el caudal de entrada (no mostrado).
214
Válvula de escape rápido
� En muchas aplicaciones se puede aumentar la velocidad del cilindro hasta un 50% con una válvula de escape rápido.
� Cuando actúa, el aire de la cabeza delantera se evacúa directamente al exterior a través de la válvula.
� La rápida salida de aire disminuye la contrapresión en la cámara delantera. Por tanto la mayor presión diferencial empuja mas rápido el vástago.
215
1
2
� La vía 2 se conecta directamente en la culata del cilindro.
� La vía 1 recibe aire de la válvula de control.
� El aire pasa por la junta de labios hacia el cilindro.
� Cuando la válvula de control cambia, la junta se desplaza a la derecha permitiendo un escape directo al exterior.
� El aire de la cámara evacúa muy rápido para aumentar la velocidad.
1
2
Válvula de escape rápido
216
1
2
1
2
� La vía 2 se conecta directamente en la culata del cilindro.
� La vía 1 recibe aire de la válvula de control.
� El aire pasa por la junta de labios hacia el cilindro.
� Cuando la válvula de control cambia, la junta se desplaza a la derecha permitiendo un escape directo al exterior.
� El aire de la cámara evacúa muy rápido para aumentar la velocidad.
Válvula de escape rápido
217
Caudal en la válvula
218
Caudal a través de válvulas� La característica de caudal de una válvula normalmen te se indica
con un factor de caudal, tal como “C”, “b”, “Cv”, “ Kv”. También con el tamaño de los orificios indicado por “A” y “S ” o por unidades de caudal como I/min. y m 3/h.
� Probando la válvula según la norma ISO 6358 se obtiene n valores de “C” (conductancia) y “b” (relación crítica de presi ones).
� Para una presión de alimentación P 1 se busca el valor de P 2 para el cual el caudal es máximo. Se hace el proceso para varias P 1.
� El resultado es una serie de curvas que muestran las características de caudal de la válvula.
P1 P2
219
Caudal en la válvula� A partir de las curvas se puede hallar la relación c rítica de
presiones “b”, que es la relación entre P 2 y P1 para la cual el caudal es sónico. También puede hallarse la conducta ncia “C” en ese punto, que representa el caudal en “dm³/segundo/bar absoluto”.
Presión P 2 manométrica aguas abajo (bar)
Relación crítica de presiones b = 0,15
0 1 2 3 4 5 6 70
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5ConductanciaC= 0,062 dm3/s/bar abs. Solo para la partehorizontal de la curva.
Caudal(dm3/sde airelibre)
P1 es el valor decaudal cero para cada curva.
220
Caudal en la válvula
� Si no se dispone de las curvas pero se conocen los valores “C” y “b” se puede calcular el caudal para cualquier caida de presión con la fórmula:
Q = C P1 1 -1 - b
P2
P1
- b2
Donde:P1 = presión absoluta aguas arriba (bar).P2 = presión absoluta aguas abajo (bar).C = conductancia (dm 3/s/bar abs).b = relación crítica de presiones.Q = caudal (dm 3/s).
221
Ejemplo de cálculo
� Cálculo del caudal a través de una válvula Super 120 alimentada a 8 bar. Se acepta una caída de presión de 1,5 bar. La conductancia y relación crítica de presiones p ara la válvula son C = 4,92 y b = 0,23 .
Q = 4,92 . (8+1) 1 -1 - 0,23
2(6,5+1)
(8+1)- 0,23
Q = 27,45 l/s o 1.647 l/min.
222Guía para el tamaño de válvulas y caudales
� Esta gráfica es una guía para relacionar el caudal con el paso de rosca más adecuado.
� El puerto por si solo es únicamente una vía de paso, el diseño de las válvulas también afectará.
� Los valores de caudal indicados por las líneas vertica les están dados a 6 bar de presión y con una caída de presión de 1 bar.
Tamañoválvula
R1R3/4R1/2R3/8R1/4R1/8M5
100006000425025001250750
250
Caudal (l/min)
223
Presiones y temperaturas� Las presiones de trabajo
para las válvulas generalmente van desde vacío hasta 16 bar.
� La mayoría de aplicaciones no trabajan a más de 10 bar.
� Las electro-válvulas de pilotaje interno pueden trabajar hasta a 1,5 bar. Por debajo de este valor es necesario escoger pilotaje externo.
� La temperatura de trabajo normalmente está limitada por el material de las juntas.
� El rango estandar oscila entre 5 y 80OC de temperatura “ambiente”.
� Para las bobinas, debido a la generación de calor, de 5 a 50OC.
� Para aplicaciones a bajas temperaturas podemos llegar a -20OC, pero hay que secar el aire hasta este valor de punto de rocío para evitar formación de hielo.
224
Filtración y lubricación
� Las válvulas requieren aire limpio y seco, con o sin lubricación.
� Un filtro estandar de 40 µes generalmente suficiente para extraer gotas de agua y partículas sólidas.
� Las válvulas se engrasan cuando se montan, lo que por si solo ya garantiza una larga duración para juntas y cuerpo.
� Si el aire arrastra lubricación extra de un lubricador micro-fog, la duración media serámayor.
� Si secamos el aire a una temperatura de rocío muy baja es necesario lubricar.
� Para temperaturas de trabajo muy altas o bajas es necesario lubricar.
225
Electro-válvulas� Las electro-válvulas son
válvulas de paso electro-neumáticas.
� El estado de la señal eléctrica de entrada controla el estado de la salida neumática.
� Las electro-válvulas son el enlace entre los sistemas de control electrónico y la potencia neumática.
� Diferentes modelos son:Mando directo.Mando pilotado.Proporcional.
226
Electroválvulas de acción directa
� Se utilizan para:Generar y procesar una señal.Control de cilindros simple efecto de diámetro pequeño.
� Montaje en sub-base individual.� Montaje en sub-base múltiple.� Integradas en válvulas mayores
las transforman en válvulas pilotadas electricamente.
� 15, 22, 32 mm. representa el diámetro del solenoide.
Nugget 30
Excel 15
Excel 22
Excel 32
227
Principio de funcionamiento
� La vía 1 de alimentación se mantiene cerrada mediante el muelle que actúa sobre la armadura de doble pistón.
� La vía de salida estáconectada al escape 3.
� Cuando se energiza la bobina, atrae hacia arriba la armadura cerrando el escape 3 y conectando 1 con la salida 2. 12
3
1
2
3
228
12
3
1
2
3
Principio de funcionamiento
� La vía 1 de alimentación se mantiene cerrada mediante el muelle que actúa sobre la armadura de doble pistón.
� La vía de salida estáconectada al escape 3.
� Cuando se energiza la bobina, atrae hacia arriba la armadura cerrando el escape 3 y conectando 1 con la salida 2.
229
Control manual� Para testear la válvula durante
la instalación o el mantenimiento sin energizar la bobina.
� En posición 0 la armadura está en posición normalmente cerrada.
� Al girar la leva con un destornillador hasta la posición 1 se levanta la armadura actuando la válvula.
� Es importante volverla a la posición 0 antes de conectar la máquina.
12
0 1
3
1
2
3
230
0 1
12
3
1
2
3
Control manual� Para testear la válvula durante
la instalación o el mantenimiento sin energizar la bobina.
� En posición 0 la armadura está en posición normalmente cerrada.
� Al girar la leva con un destornillador hasta la posición 1 se levanta la armadura actuando la válvula.
� Es importante volverla a la posición 0 antes de conectar la máquina.
231
Electroválvulas de acción directa� Diseñadas buscando el
equilibrio entre el caudal (diámetro de paso) y la potencia eléctrica consumida.
� A mayor caudal, mayor orificio de paso.
� A mayor diámetro de paso, mas fuerte es el muelle.
� Cuanto mas fuerte es el muelle mayor ha de ser la potencia del campo magnético.
� A mayor campo magnético, mayor consumo de potencia eléctrica.
� Este diseño de válvula es ideal cuando se desea un bajo consumo eléctrico para conectar directamente al PLC o a otros dispositivos electrónicos.
� Gama con amplia relación entre diámetros de paso y potencia eléctrica.
� Diseño para utilizar sola o integrada en válvulas mayores.
232
Conectores� Para poder escoger
diferentes orientaciones de conexión, la bobina puede orientarse en diferentes posiciones a 90 O y el conector en diferentes posiciones a 180 O.
233
Intercambio de bobinas� Una electroválvula se
diseña para trabajar con A.C. y C.C.
� Se puede poner o cambiar una bobina de cualquier tensión A.C. o C.C. de la misma potencia.
� Importante . No pueden intercambiarse bobinas de bajo y alto consumo. El diámetro del orificio y la resistencia del muelle van ligados al consumo de la bobina.
12V CC24V CC24V 50/60 Hz48V 50/60 Hz110/120V 50/60 Hz220/240V 50/60 Hz
� 100% E.D. La bobina puede excitarse continuamnte.
234
Relación entre caudal y consumo eléctrico� Para ayudar a identificar el
cuerpo de la electroválvula se marca el diámetro del orificio (ver gigura).
� 12V CC.24V CC.24V 50/60 Hz48V 50/60 Hz110/120V 50/60 Hz220/240V 50/60 Hz
� 2W = 1,0 mm. (diámetro del orificio).6W = 1,6 mm. (diámetro del orificio).8VA = 1.6mm. (diámetro del orificio).
1.6
0 1
1.6
235
Bobinas C.C.� Cuando se actúa sobre una bobina
C.C., se desarrolla aproximadamente el 85% de la potencia antes de que la armadura se mueva.
� Se necesita poca potencia para mantenerla. El resto se transforma en calor.
� Las bobinas con circuito ahorrador de consumo detectan el movimiento de la armadura y cortan en nivel de consumo.
� Las fuentes de alimentación pueden ser mas pequeñas y trabajar a temperaturas menores.
W
W
Tiempo (ms)
Tiempo (ms)
Armadura desexcitada
Arnadura excitada
236
Bobinas A.C. (potencia de entrada)
� Para las bobinas A.C. se dan dos valores de potencia, p.ej. 4/2,5 VA.
� 4 VA es la potencia de entrada, que permanece unos milisegundos mientras se mueve la armadura.
� 2,5 VA es la potencia de consumo para mantenerla.
Tiempo (ms)
VA
237
Potencia de entrada� Una bobina A.C. tiene una
impedancia que es principalmente una combinación de resistencia y reactancia inductiva, por lo que la resistencia sóla es menor que la de una bobina C.C. de potencia equivalente.
� La reactancia inductiva serámenor antes de que la armadura se mueva porque el circuito magnético es incompleto y de menor eficiencia.
� Al inicio de la excitación circulará una corriente elevada hasta que la armadura se mueva, entonces el circuito magnético se completa y una impedancia mayor controla la potencia requerida.
� Si se actúa sobre varias bobinas A.C. al mismo tiempo hay que asegurar que la fuente de alimentación sea suficiente.
238
Bobinas sin supresión� Cuando la bobina se
desexcita, la caída del campo magnético induce una corriente que intenta mantener la bobina excitada. Esto implica una elevada tensión negativa en el contacto.
� Si se utiliza un interruptor tipo Reed, una serie de arcos soldaran los contactos.
� Si se utiliza un sensor de estado sólido el semiconductor se destruirá.
N S
+24 V
O V
P N P
+24 V O V
-1000V
-1000V
239
Supresión� Si los extremos de la bobina
estuvieran conectados en el momento de desexcitarla, la corriente inducida circularia alrededor de la bobina a baja tensión, anulándose en aproximadamente 200 ms.
� En C.C. esto se consigue automáticamente colocando un diodo.
� El diodo permite el paso de corriente en una sola dirección y soslo necesita 1,5 V.
N S
+24 V O V
P N P+24 V O V
240
Resistencia dependiente de la tensión� Para bobinas en A.C. un
diodo se cortocircuitaria.� Se conecta una VDR que
trabaja con A.C. y C.C.� Cuando la tensión en los
extremos de la VDR es inferior a un valor umbral, una resistencia elevada evita que circule corriente.
� Para tensiones superiores al valor umbral la resistencia es baja permitiendo el paso de corriente.
� La corriente se bloquea cuando la bobina se excita ya que la tensión umbral es mayor que la de trabajo.
� Al desexcitar, la tensión inducida es mayor que la umbral y circula corriente por la VDR y la bobina hasta que caiga la tensión.
AC/CC
VDR
241
Indicador de consumo� Es útil tener una indicación
visual del estado de la bobina para comprobación y detección de fallos.
� Puede incluirse en el conector en forma de LED o de lámpara neon.
� A posteriori, se puede cambiar la junta standard entre bobina y conector por una LEG (junta emisora de luz).
� Supresión por diodos Zener.
R
LED Coil
Zenner
Rectifier
LED
242
Bobinas antideflagrantes� Para usar en ambientes de
riesgo, p.ej. por gases explosivos o suciedad, donde las chispas podrían generar una explosión.
� Cumplen con EN50014 y EN50028.
� Clasificación según EEx m ll T6 y EEx m ll T4.
� Se adaptan en las válvulas con un solenoide standard de 22 mm.
243
Montajes
244
Montajes� Válvula delgada, compacta y
ligera, práctica para instalar muchas.
� Caudal elevado.� Varias opciones de montaje:
� Sub-base individual con conexiones laterales o inferiores.
� Manifolds de longitud fija.� Sub-base modular apilable.� Isla de válvulas.� Isla de válvulas con Fieldbus.
Manifold de longitud fija de 6 estacionescon simple y doble bobina.
245
Sub-bases� Sub-base individual con
conexiones laterales, salidas en la base o en el cuerpo de la válvula.
� Sub-base individual con conexiones inferiores, salidas en la base o en el cuerpo de la válvula.
� Manifold de longitud fija con 1, 2, 4, 6, 8, 10 y 12 estaciones. salidas en el cuerpo de la válvula.
� Todas con la posibilidad de juntas para presión de alimentación en la válvula individual o dual.
246
Sub-bases modulares� Sub-bases modulares
apilables.� Salidas en el lateral de la
sub-base o en el cuerpo de la válvula.
� Opciones de 1, 2, 3, 4 y 5 presiones de alimentación, o presión dual en la válvula.
� Válvulas 5/2 y 5/3.� Pilotaje interno integrado.� Conexiones para el pilotaje
externo en el manifold.� Escape del pilotaje
practicado en el manifold.
247
Isla de válvulas� Con todas las ventajas del
sistema modular mas bobinas precableadas a un conector multipolo.
� Lámparas indicadoras para cada bobina.
� Supresión incluida.� Con diagnóstico de la
posición de la armadura.� Ahorro de consumo cuando la
bobina se ha excitado.� Conector redondo con IP65,
sub-conector D con IP40 o caja de conexiones.
Isla de válvulas con conector multipoloredondo para las bobinas.
248
Isla de válvulas con Fielbus.
� Isla de válvulas con bobinas precableadas a un módulo interface Fielbus a escoger.
� Hasta 16 bobinas.� Sistemas abiertos:
� Device-Net.� Interbus-S.� Profibus FMS.� Profibus DP.� AS-Interface.
� Sistemas cerrados:� Sysmac (Omron).� JETWay-R (Jetter).
POWER
RUNNING
ANYBUSREMOTE VALVE DRIVER
249
Pilotaje de la electroválvula
� Pilotaje interno y escape canalizados en el cuerpo d e la válvula para conexión en sub-base.
� La armadura deja pasar el aire de pilotaje para mover l a corredera.
250
� Pilotaje interno y escape canalizados en el cuerpo d e la válvula para conexión en sub-base.
� La armadura deja pasar el aire de pilotaje para mover l a corredera.
Pilotaje de la electroválvula
251
Juntas planas entre válvula y base
1 2 345
Alimentacióndel pilotaje 14
Escape delpilotaje 14
Escape delpilotaje 12
Alimentacióndel pilotaje 12
� La figura muestra, desde debajo de la electroválvula, las alimentaciones y los escapes de los pilotajes.
� Escogiendo la junta adecuada la electroválvula recibe alimentación individual o dual.
� Hay juntas para electroválvulas de pilotaje externo cuando la presión de alimentación es insuficiente.
Hole for gasket location peg
252
Juntas planas - Funciones
� Para sub-bases individuales y manifolds.
� Pilotaje interno (junta gris tipo Y). El aire de la vía 1 se canaliza a ambos pilotajes de las bobinas.
� Presión dual (junta amarilla tipo Z). El aire de la vía 5 se canaliza a ambos pilotajes de las bobinas. Para válvulas con presión dual.
1 2 345
1 2 345
253
Juntas planas - Funciones
� Para sub-bases modulares.� Pilotaje interno (junta negra
tipo W). El aire de la vía 1 se canaliza a ambos pilotajes de las bobinas.
� Pilotaje externo (junta roja tipo X). El aire de una de las vías de pilotaje externo se canaliza a ambos pilotajes de las bobinas.
1 2 345
1 2 345
254
Variantes de montaje
� La presión dual de la conexión 5 entra por ambas vías 3 y 5. El cilindro puede así salir y entrar a diferentes presiones.
� La vía 1 se usa como escape común.
� En sub-bases individuales y manifolds de longitud fija la junta amarilla conduce el aire de la vía 5 a los pilotajes de las bobinas.
1
24
5 3
14 12
255
� Para aplicaciones con presion dual en que la presión es insuficiente para actuar la válvula se utilizan pilotajes externos.
� Es el funcionamiento normal para sub-bases modulares y sub-base individual.
� Para manifolds de longitud fija hay bloques especiales para pilotajes externos independientes (ver siguiente diapositiva).
1
24
5 3
14 12
Variantes de montaje
256
Pilotaje externo
� Pilotaje externo independiente para bloques manifolds .� La conexión interna de la junta está bloqueada.
257
Aplicaciones
258
Función lógica “Y”� Para realizar el avance del
cilindro hay que pulsar el botón y dar corriente a la electro-válvula.
� Soltando cualquiera de las válvulas el cilindro retrocede.
� Aplicación ejemplo: corte por sierra. Un interruptor acciona el motor de la sierra y la electro-válvula. Hasta que no pulsamos, la sierra no avanza.
259Control con electroválvula de doble bobina
� Aplicación ejemplo: pulverización contínua mediante cilindro sin vástago y detectores magnéticos. Reducción de espacio. Menos componentes neumáticos.
260Control electroneumático temporizado
� Aplicación ejemplo: un cilindro empuja botellas temporizando el tiempo de llenado, o el de colocación del contenedor.
261Control con electroválvula de simple bobina
� Aplicación ejemplo: cilindro pulidor, rascador…de piezas apiladas.
262
Fin electroválvulas