Descripción General de Válvulas en Sistemas Hidráulicos

Una cuestión importante en los circuitos de potencia hidráulica es si se debe controlar el caudal de flujo o el nivel de presión. Un concepto erróneo es que la presión debe controlarse mediante un orificio o dispositivo de control del flujo.

Tipos de Válvulas

Válvula de Alivio de Accionamiento Directo

Se puede controlar la presión máxima del sistema mediante una válvula de presión normalmente cerrada.

Las válvulas de flujo elevado requieren resortes mayores para facilitar el montaje de conjuntos de válvulas de mayor tamaño. Los resortes mayores contribuyen a un mando manual de presión mayor en la válvula. El mando manual de presión es la diferencia entre la presión de apertura y la presión necesaria para abrir la válvula por completo.

Una válvula de alivio de accionamiento directo es una válvula en la que el cabezal móvil se mantiene cerrado mediante la fuerza directa de un resorte mecánico que es normalmente ajustable.

La tensión del resorte se fija mediante una perilla de ajuste, para mantener el cabezal móvil cerrado hasta que la presión del sistema ejercida contra el cabezal móvil alcance la presión de apertura deseada. Cuando la presión del sistema alcance el valor de alivio total, todo el fluido pasa por el cabezal móvil al pasaje del depósito. Las válvulas de flujo elevado requieren resortes mayores para facilitar el montaje de conjuntos de válvulas de mayor tamaño. Los resortes mayores contribuyen a un mando manual de presión mayor en la válvula. El mando manual de presión es la diferencia entre la presión de apertura y la presión de flujo total.

Válvula de Alivio Accionada por Piloto

Las válvulas de alivio accionadas por piloto se encuentran diseñadas para adaptarse a presiones más elevadas con mayores flujos, permitiendo un tamaño del marco menor que el de la válvula de alivio de accionamiento directo, con el mismo caudal de flujo. La válvula está armada en dos etapas. La segunda etapa incluye el carrete principal mantenido en una posición normalmente cerrada mediante un resorte liviano no ajustable. La segunda etapa es lo suficientemente grande como para manejar el caudal máximo de flujo de la válvula. La primera etapa es una válvula de alivio de accionamiento directo de tamaño pequeño, normalmente montada en paralelo sobre el cuerpo de la válvula principal, e incluye un cabezal móvil, un resorte y una perilla ajustable. La segunda etapa maneja el caudal total del flujo al depósito. La primera etapa controla y limita el nivel de presión del piloto en la cámara principal del carrete.

Aunque las válvulas de alivio accionadas por piloto normalmente tienen un mando manual de presión menor que las válvulas de alivio de accionamiento directo, su tiempo de respuesta es más lento.

El «mando manual de presión» se produce cuando el flujo que pasa a través de la válvula de alivio aumenta después de haber alcanzado la presión necesaria para hacer que la válvula apenas se abra. Debido a la compresión del resorte, la presión se eleva por encima, o «ignora» el ajuste de la válvula. Nota: Todas las válvulas de presión son de accionamiento directo o accionadas por piloto.

La acción de alivio a través del carrete principal funciona de la manera siguiente: mientras la presión del sistema sea menor que la presión de alivio fijada por la perilla de control, la presión sobre la cámara del resorte principal es la misma que la presión de línea de la bomba, ya que no hay flujo a través del orificio de control, y, como consecuencia, no hay una caída de presión desde un lado del orificio al otro. Cuando la presión de línea de la bomba se eleva por encima del ajuste fijado mediante la perilla de control, el cabezal móvil de alivio del piloto se desplaza fuera de su asiento. Esto inicia un flujo de aceite desde la línea de la bomba, a través del orificio, del cabezal móvil de alivio del piloto, y hacia el depósito. Esta restricción de flujo causada por el orificio crea una diferencia de presión entre la línea de presión de la bomba y el área próxima al orificio del piloto. Este desequilibrio de presión hace que el cabezal móvil principal se desplace de su asiento. Esto produce una descarga del flujo de la bomba suficiente para evitar una elevación posterior en la presión de línea de la bomba. Cuando la presión de línea de la bomba desciende por debajo del ajuste de la perilla de control, la válvula de alivio accionada por piloto se cierra, se detiene el flujo que pasa por el orificio, y el resorte principal puede colocar el cabezal móvil principal nuevamente en su asiento.

Válvula de Alivio Antiextrusión

La válvula de alivio de presión accionada por piloto incluye el cuerpo de la válvula, una cámara de carrete principal, y una válvula accionada por piloto con una perilla de ajuste de la presión.

La presión presente en el puerto primario actúa sobre la parte inferior del carrete principal y, al mismo tiempo, la presión se alimenta sobre el lado con carga de resorte del carrete principal a través de las líneas de control y orificios de contención. La presión también está presente en la bola de la válvula accionada por piloto. Si la presión aumenta a un nivel superior al ajuste del resorte de la válvula accionada por piloto, la bola se abre contra el resorte. El aceite del piloto sobre el lado del resorte de la cámara del carrete principal ahora fluye hacia la cámara del resorte de la válvula accionada por piloto y se dirige internamente al puerto secundario y de vuelta al depósito.

Debido a los orificios en la línea de control entre el puerto primario y la válvula accionada por piloto, se produce una caída o diferencial de presión entre la parte inferior del carrete principal y el lado del resorte del carrete principal. Este diferencial de presión levanta el carrete principal fuera de su asiento y conecta el puerto de presión primario de la válvula al puerto secundario, o del depósito. Ahora fluye el fluido hacia el depósito, manteniendo la presión de operación fijada para la válvula.

Válvula de Secuencia de Presión

Una válvula de secuencia es una válvula de control de presión normalmente cerrada que asegura que una operación se produzca antes de otra, en base a la presión.

Válvula Reductora de Presión

Una válvula reductora de presión es una válvula de control de presión normalmente abierta utilizada para limitar la presión en una o más ramas de un circuito hidráulico. La reducción de presión tiene como resultado una reducción en la fuerza generada. La válvula reductora de presión es el único tipo de válvula de presión que se encuentra normalmente abierta. Una válvula de control de presión normalmente abierta tiene los pasajes primario y secundario conectados. La presión en la parte inferior del carrete se percibe desde la línea del piloto que se conecta al puerto secundario. Debe recordar que una válvula reductora de presión está normalmente abierta.

Otros Componentes en Sistemas Hidráulicos

Bomba del Sistema Alta-Baja

Una bomba del sistema alta-baja proporciona un flujo de volumen elevado con baja presión y un flujo de volumen bajo con presión alta. Estos circuitos se utilizan para extender y retractar cargas de trabajo con un flujo de volumen alto y baja presión, seguido de un flujo de volumen bajo y alta presión para trabajar. En vista de que la potencia requerida es el producto de la presión y del flujo, un sistema alta-baja permite que los componentes y los motores de entrada sean de tamaño pequeño, lo que aumenta la eficiencia operativa, ya que el tamaño del sistema se adapta a los requisitos de carga.

(Potencia hidráulica en HP = Presión x caudal de flujo/1714)

Solución:

Inmediatamente antes de descargar, el sistema proporcionará 28 GPM (18 GPM + 10 GPM) a 1000 psi sobre la base de nuestra fórmula teórica de potencia hidráulica de entrada, la potencia en HP requerida de HP=16,3. Con la bomba de 18 gpm descargando desviamos solamente 10 GPM a 3000 PSI. Nuevamente, mediante la fórmula calculamos un requisito de 17,5 HP. Respuesta: 17,5 HP (teórico)

Válvula de Frenado

La válvula de frenado tiene dos propósitos: evita que una carga acelere excesivamente el motor y, cuando la válvula de control direccional está centrada, detiene el motor a una velocidad controlada.

Válvula de Descarga

Cuando la presión del sistema alcanza el valor de la válvula de descarga, la válvula se abre, desviando el flujo desde la bomba mayor de vuelta hacia el tanque a la presión mínima.

Válvula de Alivio de Presión

Esta válvula limita la presión máxima del sistema.

Válvula de Secuencia

Si se la ajusta correctamente, la válvula de secuencia asegura que el cilindro se extienda totalmente antes de que arranque el motor.

Válvula de Contrabalance

Las válvulas de contrabalance se utilizan para ayudar al cilindro para que haga bajar la carga a una velocidad controlada.

Válvula Reductora de Presión

La válvula reductora de presión limita la presión al motor, de tal manera que se limita la fuerza de torsión de salida del motor.

Válvulas de Control Direccional

Las válvulas de control direccional también pueden estar diseñadas como válvulas antiextrusión. Tienen elementos de asiento tales como bolas, cabezales móviles o placas. La ventaja del diseño de la válvula antiextrusión es que es totalmente a prueba de fugas, y que no hay adherencia a alta presión.

Descripción General del Control Direccional

Las válvulas de control direccional se utilizan para iniciar, detener y cambiar la dirección del fluido que fluye en un sistema hidráulico. De hecho, la válvula de control direccional designa el tipo de diseño del sistema hidráulico, que puede ser abierto o cerrado. Los ejercicios de esta sección le brindan la oportunidad de ver en la práctica cómo funcionan estas válvulas y la importancia que tienen para el funcionamiento correcto del sistema. Las válvulas de control direccional se utilizan para iniciar, detener y cambiar la dirección del flujo en un circuito hidráulico. Aunque pueden estar diseñadas en el estilo de válvula antiextrusión o tipo giratorio, el control direccional de tipo de carrete es el más común. El diseño comprende un cuerpo principal con pasajes internos que se conectan o se sellan mediante una válvula de carrete que se desliza a lo largo del émbolo de la válvula. Las válvulas de carrete direccionales se sellan a lo largo del espacio entre el émbolo del carrete móvil y la carcasa. El grado de sellado depende del espacio, la viscosidad del fluido y la presión. Debido a esta ligera fuga, las válvulas direccionales de tipo de carrete no pueden bloquear hidráulicamente el actuador por sí mismas.