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06 DISTRIBUIDORES HIDRAULICOS

Curso de hidrulica 2014 1 de 29

DISTRUIBUIDORES HIDRAULICOS Vlvulas Vlvulas antirretorno

o Vlvulas antirretorno pilotadas Vlvulas distribuidoras

o Vlvulas giratoria o rotativao Vlvula de correderao Centros de las vlvulas direccionales

I. Centro cerrado tipo "2"II. Centro tandem tipo "4"

III. Centro semiabierto tipo "3", "6" y "1"IV. Centro abierto tipo "0"

o Fuentes de presin piloto Representacin de posiciones Designacin normalizada de vas Vas y posiciones de las vlvulas Esquema bsico de un cilindro de doble efecto Funciones hidrulicas bsicas Accionamiento de las vlvulas Autocontrol

VALVULASVLVULAS DIRECCIONALESAunque todas realizan esta funcin, las vlvulas direccionales varan considerablemente enconstruccin y funcionamiento.

Se clasifican, segn sus caractersticas principales, en:

Tipo de elemento interno. Obturador (pistn o esfera), corredera rotativa o deslizante. Mtodos de actuacin. Levas, mbolos, palancas manuales, mecnicos, solenoides

elctricos, presin hidrulica y otros, incluyendo combinaciones de stos. Nmero de vas. Dos vas, tres vas, cuatro vas, etc... . Tamao. Tamao nominal de las tuberas conectadas a la vlvula o a su placa base, o

caudal nominal. Conexiones. Roscas cnicas, roscas cilndricas, bridas y placas bases.

Posicin Definida

La mayora de las vlvulas direccionales industriales son de posicin definida. Es decir, quecontrolan el paso del caudal abriendo o cerrando pasajes en posiciones definidas de la vlvula.El smbolo grfico para una vlvula direccional contiene una envoltura separada (cuadro) paracada posicin definida, mostrando las direcciones del caudal en dicha posicin.Para el tratamiento de la informacin y para los rganos de mando, es preciso emplear aparatosque controlen y dirijan el flujo de forma preestablecida, lo que obliga a disponer de una serie deelementos que efecten las funciones deseadas relativas al control y direccin del flujo delaceite.



Las vlvulas en trminos generales, tienen las siguientes misiones:

Distribuir el fluido Regular el caudal Regular la presin

VLVULAS ANTIRETORNOUna vlvula antirretorno puede funcionar como control direccional o como control de presin.En su forma ms simple, sin embargo, una vlvula antirretorno no es ms que una vlvuladireccional de una sola va. Permite el paso del aceite en una direccin y lo bloquea en la otra.

Obsrvese que el smbolo grfico compuesto para una vlvula antirretorno indica dosposiciones de la vlvula: abierta y cerrada.

Es un diagrama bastante complicado para una vlvula tan simple y se utiliza raramente. Seemplea generalmente el smbolo de bola y asiento que se utilizar en este manual en todos loscasos para designar a una vlvula antirretorno.

Vlvulas Antirretorno en Lnea

Las vlvulas antirretorno en lnea se llaman as porque el aceite fluye a travs de las mismas enlnea recta.

El cuerpo de esta vlvula se rosca directamentea la tubera y esta mecanizado interiormentepara formar un asiento para un pistn cnico ouna bola.



Un muelle ligero mantiene elpistn en su asiento permitiendoel montaje de la vlvula encualquier posicin.

En la direccin de paso libre, elmuelle cede y la vlvula se abrea una presin de unos 0,35kp/cm2. El muelle no esajustable, pero hay disponible unconjunto de muelles, de tarajesdistintos, para casos especficos,tales como crear una presinpiloto, montarlas en derivacincon los refrigeradores o filtros,en el caso de obstruccin de stos o como proteccin contra las puntas de presin. En estoscasos, estas vlvulas no se utilizan como vlvulas antirretorno, sino ms bien como vlvulas desecuencia o seguridad.

Aunque admiten presiones de hasta 210 kp/cm2, las vlvulas antirretorno en lnea no sonrecomendables para aplicaciones en las que puedan verse sometidas a caudales de retorno agran velocidad.

Vlvulas Antirretorno en ngulo RectoLa vlvula antirretorno de ngulo recto es una vlvula ms robusta. Est formada por un pistnde acero y un asiento endurecido incrustado en un cuerpo de fundicin.

Debe su nombre a que el aceite fluye a travs de la misma formando un ngulo recto. Estasvlvulas se construyen para montaje en tubera, sobre placa base con juntas o con bridas. Sucapacidad de caudal est comprendida entre 12 l/min. hasta 1200 l/min., con una amplia gamade presiones de abertura.

Vlvulas Antiretorno con Retorno Restringido

Una vlvula antiretorno con retorno restringido es una modificacin de una vlvula antiretornosimple.



Un tapn perforado estsituado en el pistn de lavlvula para permitir uncaudal restringido en laposicin normalmentecerrada.

Aunque su empleo esalgo limitado, susaplicaciones incluyenaquellas que requierenun paso libre de fluidoen una direccin y uncaudal controlado en laotra direccin. Como por ejemplo, el control de la descompresin en una prensa de grandesdimensiones.

VLVULAS ANTIRRETORNO PILOTADASLas vlvulas antirretorno pilotadas estn diseadas para permitir el paso libre del fluido en unadireccin y para bloquear el caudal de retorno en la direccin opuesta, hasta que la vlvula seabra debido a la accin de un pilotaje exterior. Se utilizan en las prensas hidrulicas cornovlvulas de prellenado para permitir que el cilindro principal se llene por gravedad durante lacarrera de aproximacin rpida. Tambin se utilizan para mantener parado, a pesar de las fugasa travs de la corredera de la vlvula distribuidora, un cilindro vertical con su carga.

Existen dos modelos distintos de vlvulas antirretorno pilotadas: las series "2C" y "4C".

Tipo 4C

En la figura puede versela constitucin de lavlvula tipo 4C".

El obturador de lavlvula est apoyado ensu asiento mediante unmuelle ligero y la camisaque gua el pistn pilotoforma pieza nica con elasiento. El orificio depilotaje externo, situadoen la tapa inferior de lavlvula, est encomunicacin con la cabeza del pistn piloto.



En la figura pueden verse las tres fases de funcionamiento de la vlvula.

En las figuras A y B no hay aplicada presin piloto y el funcionamiento es el mismo que en lasvlvulas antiretorno simples.

En A, la presin a la entrada del obturador (entrada de la vlvula) ha vencido la tensin delmuelle abriendo la vlvula y permitiendo el paso del fluido.

En B, la presin en el lado del muelle es superior a la de entrada y el fluido no puede atravesarla vlvula.

En la figura C se ve el efecto de la presin de pilotaje.El pistn acta sobre el obturador y permite la circulacin del fluido en sentido contrario.

La presin piloto necesaria para abrir el obturador debe ser superior al 40 % de la presin en lacmara del muelle.

Tipo 2C

La vlvula tipo "2C" estrepresentada en la figura.

El obturador de la vlvulase parece a la vlvula de unmotor de explosin y elpistn piloto est unido a lavarilla roscada delobturador mediante unatuerca. Un muelle ligeromantiene el pistn apoyadoen su asiento cuando no haycirculacin de caudal. Hayun orificio de drenajeindependiente para impedir que se origine una contrapresin en el lado inferior del pistnpiloto.



En la figura, vistas A y B, puede verse su funcionamiento, idntico al de una vlvulaantirretorno simple, cuando no hay presin piloto aplicada. Hay circulacin del fluido ensentido contrario, vista C, cuando la presin de pilotaje excede del 80 % de la presin en elorificio de salida.

La vlvula tambin puedefuncionar sin muelle paraaplicaciones en las que sedesea mantener el obturadorabierto o cerrado.

En el modelo sin muelle, losorificios de drenaje y pilotajeactan ambos como orificiosde presin piloto y seinvierten mediante unavlvula direccin exterior.

La presin piloto se utilizapara mantener la vlvula en laposicin deseada.

Aplicaciones de las Vlvulas Antirretorno Pilotadas

En la figura podemosobservar la diferenciabsica de funcionamientoentre las vlvulas "2C" y"4C".

En el tipo "4C", la presinen la cmara de entradaacta tambin contra elpistn piloto oponindosea la presin de pilotaje.



En el tipo "2C", la presin de entrada ayuda a la presin de pilotaje.La vlvula "4C" se usa, por consiguiente, en aplicaciones en las que el orificio de entrada estunido a tanque durante la operacin inversa. Aplicaciones tpicas son: en un circuito de avancerpido y trabajo lento, para bloquear el caudal grande y permitir el control preciso de la vlvulareguladora de caudal o impedir que un cilindro vertical descienda lentamente debido a las fugasde la vlvula direccional.

La vlvula "2C" se utiliza para bloquear intermitentemente el caudal de salida de unacumulador. Permite cargar libremente el acumulador y puede pilotarse fcilmente para impedirque el acumulador se descargue aunque haya presin en ambos orificios.

VALVULAS DISTRUIBUIDORASLa funcin bsica de estas vlvulas esdirigir el caudal de entrada a cualquierade los dos orificios de salida.

Segn la figura, el caudal del orificio"P" (bomba) puede ser dirigido acualquiera de los dos orificios de salida(denominados A y B por conveniencia).



En la vlvula de 4 vas el orificio alterno est comunicado a tanque permitiendo el retorno delcaudal al depsito.

En las vlvulas de 2 vas el orificio alterno est bloqueado y el orificio a tanque sirve solamentecomo drenaje de las fugas internas de la vlvula.La mayora de estas vlvulas son del tipo de corredera deslizante, aunque existen vlvulasrotativas que se usan principalmente para pilotajes.Se fabrican en modelos de 2 3 posiciones. La vlvula de tres posiciones tiene una posicincentral o neutra. Los mtodos de accionamiento incluyen palancas manuales, levas, conexionesmecnicas muelles, solenoides, presin piloto y otros sistemas.

VALVULA GIRATORIA O ROTATIVAVLVULA ROTATIVA DE 3 VASEn estas vlvulas el rotor gira 180 para carga o descarga del aceite.

La figura siguiente, muestra una vlvula de tres vas y dos posiciones.

VLVULA ROTATIVA DE 4 VASUna vlvula rotativa de 4 vas consiste simplemente en un rotorestrechamente ajustado dentro del cuerpo de la vlvula.

Los pasos en el rotor conectan o bloquean los orificios del cuerpo de la vlvula para obtener las4 vas de caudal. Si se desea puede incorporarse una posicin central.

Las vlvulas rotativas se accionan manual o mecnicamente. Aunque pueden invertir el caudaldirigido a cilindros o motores, sin embargo, se usan principalmente corno vlvulas piloto paracontrolar otras vlvulas.



VALVULA DE CORREDERAVLVULA DE 2 VAS DE TIPO CORREDERAEn la vlvula direccional de tipo corredera, una corredera cilndrica puede deslizarse en ambossentidos en un orificio practicado dentro del cuerpo de la vlvula.

Unos pasos mecanizados, que parten de los orificios externos de la vlvula, pueden estar unidosentre s a travs de ranuras circulares en la corredera o bloqueados por los salientes cilndricosde la misma.

La versin de 2 vaspermite la seleccin de 2direcciones para el caudal.En una posicin, el caudalpuede pasar desde elorificio P hasta el orificioA. En la otra posicin.desde P hasta B. Todos losdems orificios estnbloqueados.

VLVULA DE CORREDERA DE 4 VIASLa vlvula de corredera de 4 vas es idntica a la vlvula de 2 vas, con la excepcin delmecanizado de los salientes cilndricos de la corredera.



La anchura de los mismos se reduce para descubrir el orificio T (tanque) en las posicionesextremas y permitir el caudal de retomo al tanque.

SISTEMAS DE MANDO

Las vlvulas de corredera puedenser accionadas de varias formasdistintas.

En la figura puede verse unavlvula de 4 vas de mandomanual:

En la figura, una vlvula mandadamecnicamente y su smbologrfico. Obsrvese que el smbolobsico es el mismo que hemosvisto anteriormente, aadiendo elsmbolo del control.

La figura muestra una vlvulade 4 vas cuya corredera esaccionada por aire a presinaplicado a sus extremos.



Un mtodo muy corriente de accionar una vlvula pequea tipo corredera es mediante unsolenoide.

La energa elctrica aplicada a la bobina del solenoide origina un campo magntico que atrae elncleo del imn dentro de la bobina. El movimiento del ncleo es transmitido a la correderamediante una varilla empujadora.En las vlvulas grandes, la fuerza requerida para desplazar la corredera es mayor que la queresulta prctico obtener de un solenoide. La mayora de las vlvulas direccionales grandes sonaccionadas mediante una presin de pilotaje aplicada en cualquiera de los extremos de Lacorredera.



El aceite de pilotaje es suministrado por una vlvula de 4 vas ms pequea, llamada vlvulapiloto que, aunque generalmente es accionada por un solenoide, puede ser actuada porcualquiera de los mtodos que se han visto en las figuras anteriores.

CENTRAJE POR MUELLES", "RETORNO POR MUELLE" Y "SIN MUELLES"Los trminos "centraje por muelles" y "retorno por muelle" se refieren al empleo de muellesque devuelven las correderas de las vlvulas a sus posiciones normales.

Una vlvula "centrada por muelles" vuelve a su posicin central mediante la fuerza de unmuelle cuando el esfuerzo de accionamiento deja de actuar.Una vlvula de "retorno por muelle" es una vlvula de dos posiciones cuya corredera retorna auna posicin extrema por efecto de un muelle cuando deja de actuar el esfuerzo deaccionamiento, originado por cualquiera de los mtodos mencionados anteriormente.



Una vlvula "sin muelles" debe seraccionada siempre por un controlexterior y su corredera puede "flotar"entre sus dos posiciones extremascuando el control deja de actuar, amenos que quede retenidamecnicamente. Por este motivo seaconseja mantener el control sobre lavlvula durante todo el ciclo.

ELECTROVALVULA DE CORREDERA 4/2



CENTROS DE LAS VALVULAS DIRECCIONALESLa mayora de las vlvulas de tres posiciones disponen de una variedad de correderasintercambiables.

Todas las correderas de 4 vas poseen pasos idnticos para el caudal, en sus posicionesextremas, con diferentes condiciones centrales, como puede verse en la figura.

El tipo de centro abierto pone en comunicacin todos los orificios y el caudal de salida de labomba pasa al tanque a baja presin.El centro cerrado tiene todos los orificios bloqueados, de forma que el caudal de salida de labomba puede utilizarse para otras operaciones del circuito o pasar al tanque, a travs de lavlvula de seguridad, a la presin de trabajo. Otros tipos de centro bloquean unos orificios yunen al tanque los restantes.El centro tndem tiene los orificios "A" y "B" bloqueados y el "P" unido al tanque, lo quepermite montar en serie o "tndem" dos o ms vlvulas.



Las correderas pueden mantenerse en su posicin central mediante muelles centradores, retenesaccionados por muelle (fig. 7.23), o por aceite a presin, que es el ms rpido y quizs el mspositivo de los sistemas de centrado.

Las vlvulas DG5 son vlvulas pilotadas elctricamente, estando la vlvula piloto montadasobre el cuerpo de la vlvula principal.



Ambas vlvulas,DG3 y DG5, estndisponibles en lasversiones de tresposiciones concentraje por muellesy dos posiciones,con muelle o sinmuelle (fig. 7.29)con distintos tiposde corredera.

Las vlvulas de 2" y mayores se montan con bridas y se denominan DF3 (pilotadashidrulicamente) o DF5 (pilotadas elctricamente).



CENTRO CERRADO Tipo "2"En este tipo de centro, todas las vas permanecen cerradas, lo que impide, mover el vstago delcilindro manualmente.La lnea de presin est cerrada.Esta situacin origina lo siguiente:

El aceite debe vencer la resistencia que opone el resorte de dicha vlvula por lo cual seeleva la presin en el circuito hasta el nivel mximo, punto en el cual la vlvula deseguridad se abre y permite la descarga de la bomba a alta presin.

CENTRO TANDEM Tipo "4"La posicin central de la vlvula direccional, se bloquean las conexiones de trabajo, por lo tantoel sistema no puede ser movido manualmente.Por otro lado, las conexiones de presin y tanque, estn comunicadas, lo que permite que labomba en esta posicin descargue directamente al depsito y a baja presin.

CENTRO SEMIABIERTO Tipo "3", "6" y "1"La posicin central de la vlvula direccional, mantiene comunicadas las lneas de trabajo con lalnea de tanque, por lo que se encuentran a baja presin, el vstago puede ser movilizadomanualmente.



CENTRO ABIERTO Tipo "0"Las vas estn comunicadas con la lnea de tanque, es decir, a baja presin. Dada esta situacin,la bomba descarga tambin a baja presin.La reaccin del sistema es ms lenta que en todos los casos anteriores.

FUENTES DE PRESIN PILOTONormalmente, la presin piloto se suministra a las vlvulas DG5 a travs de un pasaje interno,procedente del orificio "P" de la vlvula principal.Cuando el orificio "P" est unido al tanque en la posicin central, puede ser necesario instalaruna vlvula antirretorno en la lnea de retomo al tanque, para crear una presin de pilotaje.



Hay tambin casos en que puede ser deseable o necesario utilizar un pilotaje externo. En esecaso se obtura el orificio de pilotaje interno y el aceite de pilotaje se suministra a travs de unorificio situado en la placa base.

Un mtodo de conseguir el pilotaje externo es conectar dicho orificio a la entrada de unavlvula antirretorno, instalada a la salida de la bomba. Algunos modelos de la vlvula tipo DG5estn disponibles con una vlvula antirretorno, instalada en la lnea de presin del cuerpo de lavlvula para este fin.

Entonces se dispone de la presin piloto, internamente. VCT.

TIPO DG4

Las vlvulas de la serie DG4 son del tipo de corredera deslizante mandada directamente porsolenoides.



El sistema de montaje se realiza sobre placa base, lo que permite un desmontaje fcil del cuerpode la vlvula para mantenimiento o substitucin. Los solenoides forman un conjunto compactoy se atornillan a los extremos del cuerpo de la vlvula.

El caudal nominal de la mayora de estas vlvulas est comprendido entre 38 y 76 l/m. Seconstruyen en tres modelos diferentes: tres posiciones centradas por muelles y dos posicionesmediante muelle o sin muelle.

En la figura pueden verse los esquemas y smbolos grficos de las tres vlvulas.

Las modificaciones deestos modelos incluyenformas de mando porrodillo y de retorno pormuelle, con un interruptorelctrico, de final decarrera, controlado por elmovimiento de lacorredera, conjuntamentecon distintos tipos desolenoides paraaplicaciones especiales.



TIPO DG3 y DG5

Las vlvulas mayores de la serie DG son accionadas de manera hidrulica, utilizando muchasde ellas como piloto la vlvula DG4.



La figura muestra la vlvula pilotada DC3, que tambin se monta sobre placa base.La corredera se desplaza aplicando aceite a presin en uno de sus extremos, estando el otrocomunicado al tanque.Las conexiones de presin de la vlvula piloto se hacen a travs de la placa base.

En algunas vlvulas, de tipo ms antiguo, estas conexiones estaban en las tapas laterales.

ESTRANGULADOR PILOTO. ("Pilot choke")Puede incorporarse un estrangulador piloto para regular la velocidad de desplazamiento de lacorredera obtenindose as inversiones ms suaves o para obtener un breve retraso o perodo deparada, antes de invertir el actuador.

El estrangulador piloto funciona, en efecto, como una vlvula reguladora de caudal, montada ala salida de un actuador. Permite una circulacin libre del aceite de pilotaje a la entrada de lacorredera principal, pero restringe su paso a la salida opuesta, creando una contrapresin queamortigua el desplazamiento de la corredera. Los orificios de control son ajustables y el caudallibre de entrada se obtiene mediante el estrangulador piloto est disponible para montaje directosobre las vlvulas tipo DG3 y DF3, o entre el piloto y la vlvula principal, en las vlvulas DG5y DF5. En otras vlvulas el estrangulador puede estar incorporado en las tapas extremas.



PISTONES PILOTO

Los pistones piloto se usan, a veces, cuando correderas de vlvulas grandes se desplazanhidrulicamente. Como slo es necesario llenar el volumen desplazado por el pistn pequeo,se precisa menos aceite piloto y pueden obtenerse tiempos de desplazamiento ms rpidos.



Un pistn diferencial no es otra cosa que la incorporacin de un pistn simple en un extremopara obtener superficies diferenciales. La presin constante, aplicada a la superficie mspequea del pistn diferencial, puede usarse para desplazar la corredera a un lado, en vez de unmuelle.

REPRESENTACION DE POSICIONES

DESIGNACION NORMALIZADA DE VIAS

La designacin nos permite identificar las entradas y las salidas de las vlvulas.



VIAS Y POSICIONES DE LAS VALVULASEjemplo de identificacin de diferentes vlvulas.



ESQUEMA BASICO DE UN CILINDRO DEDOBLE EFECTO

En este circuito podemos ver los elementos que compondran un esquema hidrulico.



FUNCIONES HIDRAULICAS BASICAS



ACCIONAMIENTO DE LAS VALVULASEst referido a la forma o el medio que se utiliza para desplazar el conmutador dentro de lavlvula. Pueden ser:

Mecnicos (muelles, rodillos y rodillos abatibles). Manuales (pulsadores, palancas y pedales). Accionados neumticamente. Accionados hidrulicamente. Elctricos

Accionamiento Directo

Una vlvula de controldireccional de accionamientodirecto puede ser manual oaccionada por solenoide. Laexpresin "accionamientodirecto" implica que algn tipode fuerza se aplicadirectamente al carrete,haciendo que el carrete sedesplace. En nuestro ejemplo,al energizar el solenoide obobina se crea un campo electromagntico que tiende a tirar de la armadura hacia dentro delcampo magntico. Mientras esto ocurre, el eje de impulsin conectado desplaza el carrete en lamisma direccin mientras comprime el resorte de retorno. Mientras el carrete de la vlvula sedesplaza, el puerto P se abre al puerto A y el puerto B se abre a T, o sea, al depsito. Estopermite que el cilindro se extienda. Cuando el espiral se desenergiza, los resortes de retornodesplazan el carrete de vuelta a suposicin central.

Accionada por Piloto

Para el control de sistemas querequieren flujos de gran caudal,normalmente de ms de 35 galones porminuto, se deben usar las vlvulas decontrol direccional accionadas porpiloto, debido a que se necesita msfuerza para desplazar el carrete. La



vlvula superior, denominada vlvula accionada por piloto, se usa para desplazarhidrulicamente la vlvula inferior, o vlvula principal. Para lograr esto, se manda aceite desdeuna fuente externa o interna hacia la vlvula accionada por piloto. Cuando se energiza lavlvula accionada por piloto, se manda aceite a un lado del carrete principal. Esto desplaza elcarrete, abriendo el puerto de presin hacia el puerto de trabajo y dirigiendo el flujo de retornode vuelta al depsito.

Electrovlvula BOSCH servopilotada

Electrovlvula REXROTH servopilotada

DISTRUIBUIDORES HIDRAULICOSVALVULASVLVULAS ANTIRETORNOVLVULAS ANTIRRETORNO PILOTADASVALVULAS DISTRUIBUIDORASVALVULA GIRATORIA O ROTATIVAVALVULA DE CORREDERACENTROS DE LAS VALVULAS DIRECCIONALESCENTRO CERRADO Tipo "2"CENTRO TANDEM Tipo "4"CENTRO SEMIABIERTO Tipo "3", "6" y "1"CENTRO ABIERTO Tipo "0"FUENTES DE PRESIN PILOTOREPRESENTACION DE POSICIONESDESIGNACION NORMALIZADA DE VIASVIAS Y POSICIONES DE LAS VALVULASESQUEMA BASICO DE UN CILINDRO DE DOBLE EFECTOFUNCIONES HIDRAULICAS BASICASACCIONAMIENTO DE LAS VALVULAS

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