Valvulas Neumaticas E Hidraulicas 3i6o1a

Secretaria de Educación Pública TECNOLÓGICO NACIONAL DE MÉXICO Instituto Tecnológico de Veracruz PROFESORA

TEMA TIPOS DE VÁLVULAS HIDRÁULICAS Y NEUMÁTICAS

MATERIA CIRCUITOS HIDRÁULICOS Y NEUMÁTICOS

CARRERA

ALUMNOS:

Índice. 1

D Descripción de válvulas, 20 I Indice, 2 Introducción, 3 V Válvula reguladora de flujo o caudal., 12 Válvulas de bloqueo, 10 Válvulas de Distribución., 6 Válvulas hidráulicas, 14 Válvulas Neumáticas, 4

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Introducción

La neumática y la hidráulica de encargan respectivamente del estudio de las propiedades y aplicaciones de los gases comprimidos y de los líquidos. Etimológicamente estas palabras derivan de las griegas pneuma e hydro, que significan aire y agua. Aunque las aplicaciones de los fluidos (gases y líquidos) no son nuevas, lo que sí es relativamente reciente es su empleo en circuitos cerrados en forma de sistemas de control y actuación. Un problema de automatización y control puede resolverse empleando mecanismos, circuitos eléctricos y electrónicos, circuitos neumohidráulicos o bien una combinación de todo ello.

Los circuitos neumáticos e hidráulicos se suelen utilizar en aplicaciones que requieren movimientos lineales y grandes fuerzas. Como: ➢ Maquinaria de gran potencia (excavadoras, perforadoras de túneles) que emplean fundamentalmente circuitos hidráulicos. ➢ Producción industrial automatizada. Se emplean circuitos neumáticos o hidráulicos. ➢ Accionamientos de robot. Para producir el movimiento de las articulaciones de un robot industrial y de las atracciones de feria, se emplean principalmente sistemas neumáticos. ➢ Máquinas y herramientas de aire comprimido. Como el martillo neumático o máquinas para pintar a pistola, son ejemplos del uso de la neumática.

Válvulas Neumáticas Las válvulas pueden considerarse como una caja negra con una serie de orificios que sirven para la entrada y salida del aire comprimido. La forma en que se conectan dichos orificios, en una posición estable, constituye un estado de la válvula, lo que habitualmente se denomina posición. Los orificios se llaman vías. Las válvulas se componen de dos o mas posiciones, esto es, dos o mas formas de conectar las vías. Del contrario, no tendrían mucho sentido, ya que funcionarían como simples tuberías. Para cambiar de una posición a otra se dispone de unos mandos en la propia válvula. Por lo general, existe una posición de reposo, que es aquella en la que no se actúa sobre los mandos. El número de vías y de posiciones de la válvula identifica el funcionamiento de la misma, independientemente de la forma constructiva y del tipo de mando que la

active. Por este motivo, las válvulas se representan simbólicamente mediante esquemas que dan una idea clara y concisa de su funcionamiento. De hecho, en la nomenclatura de las válvulas se dice primero el número de vías, seguido del de posiciones. Posteriormente, se menciona el tipo de funcionamiento en reposo, si procede (normalmente abierta o normalmente cerrada), y los dos tipos de mandos que permutan la válvula (primero el que cambia la posición de reposo a la activa, y luego el que pasa de nuevo a la posición de reposo). Opcionalmente, se puede mencionar la forma constructiva antes de toda la nomenclatura.

Representación esquemática de válvulas Para representar las válvulas se utilizan símbolos; estos símbolos de ninguna manera representan el sentido constructivo del elemento, su labor es únicamente dar una idea de su funcionamiento.

Estas válvulas se representan por cuadrados

La cantidad de cuadros indica la cantidad de posiciones que puede tener la válvula En el interior de estos cuadrados se representa, de una manera esquemática, por medio de flechas el sentido de circulación del aire a presión. Cuando no hay flujo de aire, se representa por medio de líneas transversales.

La unión de las canalizaciones es representada por un punto.

La otra posición se obtiene por la traslación lateral de los cuadrados coincidentes con las conexiones.

Las posiciones pueden ser diferenciadas por números o letras.

Válvula con tres posiciones, 4 vías (posición intermedia = posición cero) a 0 b

Las válvulas de vías pueden ser de dos, tres, cuatro o mas orificios de vías (Sin incluir los pilotajes). En neumática a diferencia de la hidráulica, no suelen utilizarse válvulas de más de 4 vías. En la siguiente figura se muestra la representación de válvulas de 2 y 3 posiciones y de 2, 3, 4 y 5 vías.

Válvulas de Distribución. La distribución del aire comprimido a distintas caminos de un circuito neumático es la función mas importante de las válvulas. Para llevar el aire por uno u otro camino las válvulas cuentan con unos orificios que sirven de guía para conducir el aire. Estos orificios se denominan vías. A grandes rasgos, las válvulas distribuidoras se componen de un cuerpo o estructura básica, un elemento móvil, y unos elementos de accionamiento, para permutar el estado de la válvula. El elemento móvil es aquel con cuyo desplazamiento se van a obtener las distintas posiciones de la válvula. El tipo de elemento móvil define la clasificación de este tipo de válvulas según la forma constructiva. Por último se encuentran los elementos de accionamiento, que son componentes necesarios para accionar la válvula. Estos son tan variados como tipos de mando existen. Según el tipo de construcción, las válvulas distribuidoras se clasifican principalmente en válvulas de asiento y en válvulas de corredera.

Válvula de asiento. Válvula de asiento. Válvula de corredera.

Tipos de accionamiento de las válvulas distribuidoras. La clasificación mas utilizada para los mandos se establece según la fuente de energía que activa los componentes de mando. Los mandos pueden ser: · Manuales · Mecánicos · Neumáticos · Eléctricos Mando manual.

El mando esta supeditado a la acción voluntaria del operador. No se suele usar mucho porque uno de los objetivos de la neumática es el incremento de automatización de los procesos industriales, lo que se logra reduciendo la participación del ser humano.

Mando mecánico Se activan por un mecanismo en movimiento, como un árbol de levas, o por el embolo de los cilindros. Se suelen usar como captadores de señal, por lo que acostumbran a ser pequeñas.

Mando neumático En general, las válvulas con mando neumático se usan como mando de regulación de los actuadores, por lo que precisan las válvulas más pequeñas que lo piloten. Se realizan en asiento plano y corredora. La fuerza necesaria para conmutar la válvula se obtienen del aire a presión, ya sea utilizándolo directamente o por depresión. Debe considerarse que el desplazamiento de la corredora solo es posible si se desaloja el aire del lado opuesto. Este es un aspecto importante en el diseño de circuitos que incluyen válvulas biestables, de ese u otro tipo.

Los símbolos correspondientes a los mandos neumáticas son flechas que enlazan con líneas de pilotaje, y se suelen representar con líneas discontinuas.

Accionamiento eléctrico El principio de funcionamiento consiste en obtener la fuerza para desplazar la corredora a partir de un electroimán. En el mando eléctrico, la longitud de la línea de mando no influye en la eficacia del funcionamiento, con lo que se puede llegar a diseñar líneas de mando de varios centenares de metros. Los tiempos de conmutación son muy cortos y fiables, por lo que en la actualidad, y considerando lo mencionado anteriormente, son las mas

usadas. Forma constructiva de algunas válvulas distribuidoras Válvulas distribuidoras 2/2 Las válvulas 2/2 sirven para gobernar el paso del fluido. La denominación 2/2 significa que este elemento tiene dos vías, P y A, adopta dos posiciones (paso y cierre), respectivamente.

Válvulas distribuidoras 3/2

Estas válvulas permiten la circulación de aire en una dirección y, al mismo tiempo, cortan el paso en la otra dirección. Se emplean para gobernar cilindros de simple efecto.

Válvulas distribuidoras 4/2 Las válvulas 4/2 permiten el paso del fluido en ambas direcciones. Cuando la válvula esta en reposo, la vía de entrada esta conectada con la utilización A, mientras que la otra utilización B esta puesta de escape R. Estas válvulas se usan para gobernar cilindros hidráulicos de doble efecto.

Válvulas distribuidoras 5/2 Estas válvulas de 5 vías y 2 posiciones, se pueden considerar como una ampliación de las válvulas 4/2 . la diferencia consiste en que las válvulas 5/2 poseen una vía mas, con lo que el escape de un cilindro de doble efecto puede ser independiente para cada lado, pudiendo realizar otras funciones de mando.

Válvulas de bloqueo

El funcionamiento de las válvulas de bloqueo se basa en cortar el aire comprimido. Se construyen de forma que la presión del aire actúa sobre la pieza de bloqueo y así refuerza el cierre. Se pueden considerar válvulas de bloqueo, por su principio de funcionamiento, las siguientes: · Válvula antirretorno o de retención · Válvula selectora de circuito · Válvula de simultaneidad · Válvula de purga o escape rápido · Válvula estranguladora de retención Válvula antirretorno La válvula antirretorno es la mas simple de todas. Cierra por completo el paso en un sentido y lo deja libre en el contrario, con la perdida de presión lo mas pequeña posible.

Los antirretornos se sitúan dentro de los circuitos, allí donde se agrupan los elementos en los que no interesa la mutua influencia. También sirven para puentear un aparato en un sentido de la circulación por motivos de la seguridad. En este caso, la resistencia interna del sentido libre de la válvula de retención debe ser menor que la resistencia del elemento. Válvula selectora. Esta válvula cumple la función lógica O en los circuitos neumáticos. Tiene dos entradas y una salida, por lo que se le denominaba anteriormente Válvula de doble retención. El bloqueo siempre se realiza sobre la entrada de menor presión, generalmente purgada, esto es, con que haya presión en alguna entrada, habrá presión a la salida.

Se usa cuando un actuador o una válvula distribuidora debe gobernarse indistintamente desde dos puntos por separado, distantes físicamente uno del otro. Válvula de simultaneidad. Esta válvula cumple la función lógica Y en los circuitos neumáticos. También tiene dos entradas y una salida. El bloque siempre se realiza sobre la entrada que no este purgada. Para que exista señal a la salida, debe haber presión necesariamente en las dos entradas. En todo caso, lo interesante de este válvula es que para obtener señal a la salida debe haber señal en las dos entradas. Por este motivo, se usa preferentemente en equipos de enclavamiento y de control, como el accionamiento de una prensa neumática por un operario. Por razones de seguridad, sólo debe bajar la prensa si el operario mantiene activadas dos válvulas a la vez. Válvula estranguladora unidireccional. La válvula estranguladora unidireccional o estranguladora de retención es una válvula híbrida que reúne características de funcionamiento de las válvulas de bloqueo y de las de flujo. En los equipos neumáticos se usan como válvulas de flujo, para regular la velocidad de los actuadores, pero sólo en un sentido de su movimiento.

Válvula reguladora de flujo o caudal. Las válvulas reguladoras de flujo ajustan el caudal circulante a un valor fijo o variable. Su principio de funcionamiento es la estrangulación del aire. Estas válvulas sólo pueden reducir la sección de paso del aire, esto es, sólo pueden disminuir el caudal circulante. El máximo caudal disponible en un circuito, cuando no actúan estas válvulas, es función del paso nominal de las válvulas y de las tuberías.

Existen dos tipos de válvulas de flujo: · Válvulas estranguladoras, que actúan sobre el caudal en cualquiera de los dos sentidos. · Válvulas estranguladoras unidireccionales, que actúan sobre el caudal en un solo sentido del flujo. El mecanismo de estrangulación puede ser por diafragma o por estrechamiento del conducto de paso. Los estrechamientos pueden ser constantes o variables. En la práctica se usan cotidianamente los estranguladores regulables y el ajuste mecánico se reserva para los estranguladores unidireccionales. Válvulas reguladoras de presión. Las válvulas reguladoras de presión actúan sobre la presión del aire en circulación, controlándola desde un valor nulo hasta el máximo valor de alimentación. La construcción de todas ellas es muy parecida, pero según su colocación en el circuito cumplen diferentes funciones que las identifican. Los diferentes tipos de válvulas reguladoras de presión son: · Válvula limitadora de presión o de seguridad. · Válvula de secuencia. · Válvula reguladora de presión o reductora.

Válvula limitadora de presión. La válvula limitadora impide que la presión de un sistema sea mayor que la fijada manualmente a través de un tornillo. Al sobrepasarse esta presión máxima permitida, la válvula abre la conexión con la atmósfera, con lo que se reduce la presión hasta el valor nominal. Entonces se vuelve a cerrar el orificio de purga. Se usa en todo equipo de producción de aire con válvula de seguridad.

Válvula de secuencia. El principio de funcionamiento es el mismo que el de la válvula limitadora. La diferencia reside en que en vez de conectar a escape, se conecta a una vía de trabajo.

Válvula reductora. Estas válvulas basan su funcionamiento en una membrana cuyo movimiento se encarga de regular la presión de salida. Esta presión siempre es menor que la de entrada. El objeto es regular la presión de trabajo deseada a un valor predeterminado y constante, independiente de la presión de entrada y del consumidor.

Válvulas hidráulicas

Las válvulas hidráulicas son mecanismos que sirven para regular el flujo de fluidos. Pueden desempeñan distintas funciones, recibiendo en cada caso un nombre diferente. Existen muchos tipos diferentes de válvulas en el mundo, pero las válvulas manuales más típicamente utilizadas en sistemas de vapor son las de globo, bola, compuerta y mariposa.

Una posible clasificación sería: 

Válvulas distribuidoras: Su función es dirigir el flujo por el circuito según nos convenga. Alimentan a los actuadores y a otras válvulas.

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Válvulas de cierre: Impiden el paso de fluido en un sentido, permitiendo la libre circulación en el sentido contrario.

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Válvulas de flujo: Permiten modificar la velocidad de un actuador.

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Válvulas de presión: Limitan la presión de trabajo en el circuito, actuando como elemento de seguridad. A su vez se pueden clasificar en: o Válvulas limitadoras, cuando se supera un determinado valor de presión descargan el circuito. o Válvulas reductoras, limitan o reducen la presión. En ocasiones un determinado componente del circuito necesita, para su correcto funcionamiento una presión inferior a la del fluido, en esta situación se utilizaría una válvula reductora.

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Válvulas secuenciadoras: En ocasiones dentro de un circuito interesa que dos cilindros que se alimentan simultáneamente, deseamos que uno actúe antes que el otro, en esta situación con el uso de una válvula secuenciadora se conseguiría producir un desfase entre los cilindros.

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Válvulas de frenado: Son utilizadas para el retorno de los motores hidráulicos, ya que evitan excesos de velocidad cuando el motor recibe una sobrecarga, así mismo evitan que se produzcan sobrepresiones cuando se desacelera o se detiene la carga.

O por válvulas utilizadas en las obras hidráulicas puede hacerse según el tipo de obra hidráulica: 

Presas y centrales hidroeléctricas 

Válvulas para descarga de fondo en presas, por ejemplo del tipo Howell-Bunger.

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Válvulas disipadoras de energía.

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Válvulas para regular el caudal en una toma.

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Válvulas para regular la entrada de agua a la turbina

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Válvulas tipo aguja.

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Acueductos. 

Válvula tipo mariposa.

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Válvula tipo compuerta.

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Válvula tipo esférico.

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Válvulas antirretorno.

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Válvula de pie.

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Válvula de disco autocentrado.

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Sistemas de riego. 

Válvulas para hidrantes.

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Válvulas antirretorno.



Válvulas de pie.

Las válvulas, como elementos de regulación, de control y mando de la circulación del fluido hidráulico por el interior del circuito, pueden ser de diversos tipos: válvulas controladoras de presión, de caudal, válvulas direccionales o distribuidoras, válvulas de bloqueo o válvulas de cierre.

• Las válvulas de presión actúan cuando la presión del fluido en el interior del circuito alcanza un cierto valor, llamado también valor de tarado. Según su función las válvulas de presión se clasifican en: - Válvulas de seguridad: este tipo de válvulas protegen al circuito de sobrepresiones. Son válvulas normalmente cerradas, que cuando se alcance una presión límite se activan y descargan el fluido.

- Válvula de compensación de carga: este tipo de válvulas se utilizan para mantener una presión mínima aguas arriba, evitándose así que se pueda producir un fenómeno de embalamiento por ausencia de una resistencia en el circuito, por ejemplo, en la bajada de los pistones que elevan la caja de carga de un camión volquete-basculante.

• Válvulas de caudal que limitan el caudal máximo que circula por el circuito, derivando el exceso de caudal al tanque de retorno. • Válvulas direccionales que distribuyen el flujo dentro del circuito hidráulico. Las hay de varios tipos: - Válvulas antirretorno: que permiten el paso del fluido en un sentido y lo impiden en el contrario.

- Válvulas distribuidoras, que pueden ser correderas o rotativas. En las válvulas correderas las conexiones se suelen denominar: P, para la línea de presión; T, la de retorno a tanque; A,B..., las distintas líneas a actuadores, como se muestra en la figura siguiente.

Representación grafi ca de algunas válvulas

Descripción de válvulas Howell-Bunger Son un tipo de válvulas de regulación de caudales desaguados de concepción simple y robusta. Perfectas para descargas de agua con pérdida de energía, de forma que el caudal desaguado no dañe la obra de alivio o las laderas. Producen un chorro cónico abierto que dispersa la energía en la atmósfera. Se utilizan generalmente en descargas de fondo de presas, o acopladas a turbinas para reducir el golpe de ariete en la tubería de presión.

Terminesp: Las válvulas disipadoras de energía se usan para• derivar parte del caudal para limitar la presión durante los transitorios;• disipar energía hidráulica.

Las válvulas reguladoras de caudal disponibles como válvulas reguladoras de caudal de 2 y 3 vías. Sirven para la regulación en continuo del caudal de aceite en sistemas hidráulicos. En el tipo SU puede elegirse entre dos caudales constantes. El valor del caudal se mantiene constante dentro de un margen de tolerancia.

Válvula de aguja Es llamada así por el vástago cónico que hace de obturador sobre un orificio de pequeño diámetro en relación el diámetro nominal de la válvula. El desplazamiento del vástago, si es de rosca fina, es lento y el hecho de que hasta que no se gira un buen número de vueltas la sección de paso del fluido es mínima, convierte esta válvula en una buena reguladora de caudal, por su estabilidad, precisión y el diseño del obturador que facilita un buen sellado metálico, con poco desgate que evita la cavitación a grandes presiones diferenciales.

Válvula de mariposa Es un dispositivo para interrumpir o regular el flujo de un fluido en un conducto, aumentando o reduciendo la sección de paso mediante una placa, denominada «mariposa», que gira sobre un eje. Al disminuir el área de paso, aumenta la pérdida de carga local en la válvula, reduciendo el flujo. En el ámbito de las válvulas para uso en hidráulica, se distinguen por las siguientes características: 

Están en todos los casos contenidas en el interior de la tubería;

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Tienen una baja pérdida de carga cuando están totalmente abiertas.

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La relación entre el área de paso y el ángulo de giro de la mariposa no es lineal.

Válvula de compuerta

Es una válvula que abre mediante el levantamiento de una compuerta o cuchilla (la cuál puede ser redonda o rectangular) permitiendo así el paso del fluido. Lo que distingue a las válvulas de este tipo es el sello, el cual se hace mediante el asiento del disco en dos áreas distribuidas en los contornos de ambas caras del disco. Las caras del disco pueden ser paralelas o en forma de cuña. Las válvulas de compuerta no son empleadas para regulación.

Válvula de bola Es un mecanismo de llave de paso que sirve para regular el flujo de un fluido canalizado y se caracteriza porque el mecanismo regulador situado en el interior tiene forma de esfera perforada. Se abre mediante el giro del eje unido a la esfera o bola perforada, de tal forma que permite el paso del fluido cuando está alineada la perforación con la entrada y la salida de la válvula. Cuando la válvula está cerrada, el agujero estará perpendicular a la entrada y a la salida. La posición de la manilla de actuación indica el estado de la válvula (abierta o cerrada).

Válvulas anti-retorno También llamadas válvulas de retención, válvulas uniflujo o válvulas check, tienen por objetivo cerrar por completo el paso de un fluido en circulación -bien sea gaseoso o líquido- en un sentido y dejar paso libre en el contrario. Tiene la ventaja de un recorrido mínimo del disco u obturador a la posición de apertura total. Se utilizan cuando se pretende mantener a presión una tubería en servicio y poner en descarga la alimentación. El flujo del fluido que se dirige desde el orificio de entrada hacia el de utilización tiene el paso libre, mientras que en el sentido opuesto se encuentra bloqueado. También se las suele llamar válvulas unidireccionales.

Válvulas de pie Son un tipo de válvula de revisión que está colocada en el pozo húmedo de la bomba. A diferencia de otras válvulas, una válvula de pie se crea con un área de flujo mayor que el tamaño de la tubería para asegurarse que hay menos pérdida de carga.

Las válvulas de pie son usadas para mantener la presión hidráulica que mantiene el flujo de agua de acuerdo con los ajustes o configuraciones dados.

Válvula de disco autocentrado Se basa en la propiedad de los chorros de agua verticales de autocentrar un disco plano solidario de un eje articulado en su extremo superior el disco flota, se centra y queda en equilibrio sin otra intervención exterior que la reacción de la sujeción, provocando una dispersión radial del chorro. Si el punto de articulación se encuentra en el eje vertical del chorro, el equilibrio es perfectamente estable.

Válvulas para hidrantes Las válvulas de alivio de presión y reducción de presión para hidrantes de incendio se usan para controlar la presión durante la operación de un hidrante de incendio, así como también para permitir el mantenimiento seguro del hidrante de incendio o la tubería del sistema hidrante asociado.