ELEMENTOS NEUMÁTICOS
Válvulas.
A las válvulas podemos definirlas, según normas, como dispositivos para controlar o regular el arranque o parada y sentido, así como la presión o el flujo del medio de presión, impulsado por una bomba hidráulica, un compresor, una bomba de vacío o acumulado en un depósito.
El tipo constructivo de una válvula neumática tiene una connotación secundaria comparada con la función que puede obtenerse de ella. Las válvulas en neumática sirven para, fundamentalmente, comandar y controlar magnitudes que actúan en un proceso. Una válvula puede "mandar" a un actuador, otra puede enviar una señal para la válvula que manda.
El aire comprimido pasa o no pasa a través de la válvula o la puede atravesar pudiendo ir hacia una salida u otra. Es decir, las válvulas pueden tener varias posiciones, por lo que es necesario conmutarla. Para variar su posición se necesita una energía de control que debe conseguir el mayor efecto posible con el menor gasto.
La energía de control viene determinada por la forma de accionamiento de una válvula y puede conseguirse manualmente, por medios mecánicos, eléctricos, hidráulicos o neumáticos.
De acuerdo a la función que realizan, las válvulas neumáticas se clasifican en los siguientes grupos principales.
- Válvulas de vías o distribuidoras
- Válvulas antiretorno o de bloqueo
- Válvulas reguladoras de presión
- Válvulas reguladoras de flujo o de velocidad · Válvulas distribuidoras
Antes de desarrollar cada tipo de válvulas debemos decir que se ha normalizado los símbolos de las mismas, estos símbolos no representan ningún tipo constructivo sino su función y se logra con un bloque central donde especifica, posiciones y conexión entrada-salida, en relación de las posiciones y dos bloques extremos en donde se especifica su accionamiento.
Características de las Válvulas de Vías.
Las Válvulas de Dos Vías, se muestran en la figura 1.22. Estas son las llamadas llaves de paso, poseen un orificio de entrada (1º vía) y otro de salida. Si la válvula está abierta, el aire comprimido puede circular en un sentido o en el otro. En general son las más usadas, sólo tienen un sentido de paso establecido. En este tipo de válvulas se distingue el abierto o cerrado, y la válvula se define en función de su posición de reposo.
La posición de "cerrado" no permite el paso de aire en reposo. La válvula "abierta" permite el paso en posición de reposo. La posición de reposo se define en aquellas válvulas en las que cuentan con reposición incorporada, un resorte por ejemplo, por lo que la posición de repaso sería la que adopta la válvula cuando no es accionada.
Las válvulas 3/2, son fundamentales para accionar los cilindros de simple efecto, también son usados para la introducción de señal, final de carrera o pulsador de arranque, parada, etc. El accionamiento en este tipo de válvulas puede ser manual como vimos, mecánico, neumático, eléctrico, etc. Su retorno puede ser mediante resorte, por efecto de una señal neumática o por aire (autoalimentación).
Otra alternativa a la válvula de 4 vías es la de 5 vías, la diferencia es que ésta última provee a cada cámara del cilindro de doble efecto una purga definida. Este tipo de válvula puede ser accionada en forma manual, eléctrica o neumáticamente, el retorno a su posición normal puede ser mediante resorte, aire tomado de P o por una señal neumática.
En neumática se usa generalmente la válvula 5/2 para manejar Actuadores. Más de 5 vías no son usuales en neumática, aunque para algunas aplicaciones específicas pueden utilizarse válvulas de más vías, que generalmente son combinaciones de válvulas. En algunas funciones del circuito, no es suficiente una válvula de dos posiciones, por lo que se necesita una válvula de tres posiciones en los que puede tener en la posición intermedia bloqueadas todas las vías (centro cerrado) o purgadas las vías de salida (centro abierto).
Las válvulas que tienen retorno por muelle o resorte y por autoalimentación se denominan MONOESTABLE, es decir memorizan sólo la posición de reposo, aquellas válvulas que son autoalimentados o retornados por señales eléctricas o neumáticas se los llama MEMORIA o BIESTABLE, es decir que memorizan la última posición.
Características Constructivas de las Válvulas Distribuidoras.
Fundamentalmente podemos clasificar a las válvulas distribuidoras en:
- Válvula de asiento
- Válvula de distribución axial o corredera.
Válvula de Asiento.
En las válvulas de asiento, el paso es abierto o cerrado mediante placas, platos, bolas o conos. Las juntas elásticas son las que dan estanqueidad. El tiempo de respuestas de este tipo de válvulas es muy corto, son poco sensibles a la suciedad, tienen buena estanqueidad y tienen pocas piezas sometidas al desgaste.
Válvulas de Distribuidor Axial o de Corredera.
Estas válvulas generalmente se clasifican en:
Estas válvulas tienen el problema de que cuesta lograr estanqueidad. En hidráulica se logra la obturación a base de metal a metal, pero en neumática es muy difícil porque el ajuste debe ser muy preciso sino hay muchas fugas. Para evitar el trabajo caro de mecanizado de esta válvula, se recurre a estancar con juntas tóricas o bien el émbolo, o la carcaza. También se pueden usar pequeños retenes interiores dobles; para evitar que se dañen los elementos obturadores deben distribuirse pequeños orificios hasta lograr la superficie total del paso.
Características de otras Válvulas.
A continuación se detallan las características de algunas otras válvulas importantes en la neumática:
Válvulas de Bloqueo.
Las válvulas de bloqueo cortan el paso del aire comprimido, bloqueando siempre un sentido, quedando el otro libre. El aire comprimido actúa sobre la pieza que produce el bloqueo, reforzando el cierre. Según DIN 24300, definimos " Las válvulas de bloqueo son aquellas que impiden el paso del aire en un sentido y lo dejan libre en el contrario”. Las válvulas de bloqueo más conocidas son las de retención o antirretorno.
Válvula Selectora o Válvula "O".
Esta válvula fue conocida como de doble retención, tiene dos entradas y una salida, El sentido de bloqueo actúa siempre en el sentido de la entrada purgada, quedando libre la otra entrada, en el circuito desempeña la función lógica "O", y se usa generalmente cuando hacen falta una de dos señales, por ejemplo activar un accionamiento desde dos partes distintas y distantes; si hubiere más de dos mandos (o señales), se debe usar más de una válvula "O".
Válvula de Simultaneidad o "Y".
Esta válvula también posee 3 vías de conexión, dos entradas y una salida, de tal forma que hay salida cuando hay presión en las dos entradas a la vez, cuando una de ellas no existe, se bloquea esa entrada por el mismo efecto de la presión, no circulando aire hacia la salida. Se usa como función lógica "Y"; cuando por ejemplo se necesita un enclavamiento, por ejemplo activar un accionamiento desde dos partes a la vez. Esta función lógica también se logra empleando una válvula con mando neumático y reacción a resorte.
Válvulas de Presión.
Las válvulas de presión actúan sobre la presión del aire comprimido.
Válvula Limitadora de Presión.
Esta válvula impide la elevación de la presión máxima admisible del sistema, es una válvula de seguridad. Cuando se alcanza un valor determinado de presión, se conecta la presión del sistema a la atmósfera. Esta no es una válvula muy usada en neumática, ya que no hay problema con las sobre presiones, en cambio es muy usada en hidráulica. La fuerza del resorte se regula en función de la presión máxima admisible.
Válvula de Secuencia.
A diferencia de la anterior esta válvula, cuando ha alcanzado un valor de presión predeterminado, conecta la presión a una salida de trabajo A. Se usan en aquellos equipos en que se debe garantizar una presión determinada o cuando hay consumidores de preferencia y los restantes sólo se conectan al sistema cuando hay suficiente presión.
Montaje de Válvulas.
Cuando el automatismo es simple o tenemos pocas válvulas, estas se conexionan directamente en sus bocas, lo que se denomina montaje unitario. El montaje unitario cuando se eleva el número de válvulas; se vuelve antieconómico y se complica porque es difícil su conexionado y engorroso su mantenimiento, ya que hay que aprender a desconectar y conectar; y es antieconómico por la gran cantidad de accesorios de conexionado y de horas-hombres en el mantenimiento mencionado.
Las normas ISO 5599/1, normalizan las bases de montaje y la interfaz baseválvula a efecto de garantizar además la ínter cambiabilidad de válvulas entre los distintos fabricantes.
Mandos Neumáticos.
En el concepto de equipos neumáticos quedan comprendidos la totalidad de los elementos neumáticos de mando y de trabajo unidos entre sí por tuberías, por lo que el equipo neumático puede estar constituido por una o varias cadenas de mandos empleadas para la resolución de cualquier problema.
Podemos definir:
ELEMENTOS DE TRABAJO = RANSFORMADORES DE ENERGÍA
MANDO según Normas DIN 19226.
Mandar o controlar, es el fenómeno engendrado en el interior de un sistema, durante el cual uno o varios parámetros considerados de entrada, actúan sobre él, según leyes propias del sistema. Este fenómeno origina una acción a través del órgano de transferencia, como tal o a través de una cadena de mandos
Señales.
Las señales son informaciones que se representan por el valor o variación del valor de una característica física. Esta variación puede afectar la transmisión, el tratamiento o la memorización de la señal. Podemos mencionar cuatro tipos de señales, a saber:
Señal Analógica.
Es una señal de entrada, en la cual están coordinadas punto a punto diferentes informaciones en un campo continuo de valores del parámetro de señales de salida Por ejemplo, termómetros, indicación del número de revoluciones, etc.
Señales Discretas.
Son aquellas cuyos parámetros de información sólo pueden adoptar un número de valores dentro de determinados límites. Los valores no tienen relación entre sí, es decir, que a cada número le corresponde una sola información.
Señal Digital.
Es una señal discreta con un número definido de valores del parámetro de señales. A cada uno le corresponde una información bien definida, pero con la diferencia, de que los valores son un múltiplo de un número entero de la unidad base E.
Señal Binaria.
Es una señal digital con sólo dos valores del parámetro de señales, por ejemplo, PARO-MARCHA, SI-NO, 1-0
Campo de Valores de una Señal Binaria.
Mientras que en regulación se trabaja principalmente con señales analógicas, en la técnica de mando se utilizan con más frecuencia señales digitales, con lo cual predominan aquí las señales binarias, que son fáciles de representar y de procesar.
Descomposición de la Cadena de Mandos.
La cadena de mandos se puede descomponer detalladamente. Haciendo esto, se desprende también el sentido de la fluencia de señales.
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