sábado, 13 de septiembre de 2014

Informe mes de Septiembre 2014

1) Titulo:
Válvulas neumáticas
                               





 2) Definición:

Una válvula es un Mecanismo que regula el flujo de la comunicación entre dos partes de una máquina o sistema, 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 más formas de conectar las vías. De lo 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).

3) Clasificación de las válvulas:

Por su accionamiento:

Válvulas de distribución: como su propio nombre lo dice, son las encargadas de distribuir el aire comprimido en los diferentes actuadores neumáticos.
Válvulas de bloque: son válvulas con la capacidad de bloquear el paso del aire comprimido cuando se dan ciertas cuestiones en el aire.
Válvulas reguladoras: regulan los caudales y al igual puede ser también la presión.
Válvulas secuenciales: se encarga de proporcionar una cantidad de aire considerable en cada segmento requerido.

 Por el número de vías y posiciones:

Se puede decir que la clasificación más importante es por el número de vías y posiciones, ya que si tenemos la de estas válvulas por su tipo de accionamiento, tendremos la Información precisa para saber si la válvula acciona directamente indirectamente el actuador que se quiere manejar. 


3) Válvulas direccionales:
En los circuitos hidráulicos las válvulas de control direccional llamadas válvulas de vías o válvulas direccionales son las que controlan los actuadores dirigiendo su funcionamiento en una dirección u otra, permitiendo o bloqueando el paso de aceite o aire ya sean hidráulicas o neumáticas, tanto con presión o al tanque.

Este componente dentro del nombre ya tenemos indicada las características del mismo siendo este formado por el número de vías, seguido del número de posiciones.
El número de vías nos indica el número de conexiones que tiene la válvula, el número de posiciones es el número de maniobras distintas que puede realizar una válvula, estas posiciones están representadas en los esquemas neumáticos o hidráulicos por cuadrados que en su interior indica las uniones que realizan internamente la válvula con las diferentes vías y la dirección de circulación del líquido o aire, o en el caso de una línea que sale de una vía y no tiene unión con otra vía sería en el caso de estar bloqueada esa vía en esa posición.
Los tipos de válvulas de control direccional que nos podemos encontrar son los siguientes

Válvula direccional 2/2: En este caso la válvula en una posición une las dos vías y en la otra posición las separa.

Válvula direccional 3/2: Tiene dos posiciones y tres vías donde una de ellas va al actuador, normalmente un cilindro de simple efecto o actuador que tiene un retorno mecánico, normalmente por muelle y las otras dos vías van al tanque y a la presión haciendo que en una posición el aceite o aire, dependiendo si el circuito es hidráulico o neumático, vaya al actuador presión y en la otra posición retorne del actuador al tanque.

 Válvula direccional 4/2: Tiene dos posiciones como en el caso anterior de la válvula 3/2 pero en este caso tiene dos vías al actuador, permitiendo que en una posición provoque el funcionamiento del actuador en sentido contrario, ya siendo un cilindro de doble efecto haciendo que en una posición salga el pistón y en la otra entre el pistón del cilindro. En el caso que el actuador sea un motor hidráulico girará en un sentido al estar en una posición y en el sentido contrario al cambiar la válvula de posición.

 Válvula direccional 4/3: Estas válvulas siguen teniendo 4 vías, que son presión (P), tanque (T), A y B que son las vías que van al actuador ya sea cilindro o bomba hidráulica. La variación está en que tiene tres posiciones siendo iguales los circuitos internos de las posiciones laterales que las encontradas en las válvulas 4/2, pero nos encontramos con la posición central cuyo circuito puede ser de varias formas diferentes:

Válvula direccional 4/3 con centro abierto: El centro abierto significa que las cuatro vías están unidas internamente.

Válvula direccional 4/3 con centro cerrado: El centro cerrado significa que las cuatro vías están bloqueadas internamente impidiendo la circulación del aceite o aire en ninguna de las direcciones.
Válvula direccional 4/3 de centro en tándem: el centro en tándem significa que tiene las dos vías que van al actuador bloqueadas y las dos vías que van a la presión y al tanque conectadas permitiendo que se quede el actuador bloqueado y la presión enviarla al tanque o a otra válvula mientras está ese actuador inmovilizado.

Válvula direccional 4/3 de centro abierto negativo: En este caso el centro tiene la presión bloqueada y el actuador retorno por las dos vías la presión al tanque.

5) Válvulas reguladoras de flujo:

Las válvulas reguladoras de caudal permiten controlar la velocidad de avance o retroceso de un cilindro. Cada reguladora de caudal sólo regula la velocidad en un sentido.
El aire puede circular por la estrangulación o por el anti retorno, cuando el anti retorno le deje paso libre circulará a la misma velocidad que en el resto del circuito, sin embargo, cuando el anti retorno le corte el paso el único camino que le quedará será la estrangulación y por lo tanto disminuirá su velocidad.


Las válvulas reguladoras de caudal deben colocarse lo más cercanas posible al cilindro.
En los cilindros de doble efecto siempre se debe regular la salida del aire del cilindro ya sea al avance o al retroceso.
6) Válvulas de bloqueo:
En primer lugar, diremos que este tipo de válvulas tiene la peculiaridad de accionarse ante unas determinadas condiciones. En segundo lugar, debemos saber que dependiendo el desempeño que tengan que realizar usaremos un tipo u otro, por lo tanto, disponemos de varios tipos que son:

1.    Antirretorno.
2.    Simultaneas.
3.    Selectivas.
4.    De escape.

Válvulas antirretorno.
Este tipo de válvulas esta diseñada para que deje fluir el aire en un sentido, mientras bloquea el sentido contrario.
Válvulas simultáneas.
Las válvulas simultaneas tienen dos entradas, una salida y un elemento móvil, en forma de corredera, que se desplaza por la acción del fluido al entrar por dos de sus orificios, dejando libre el tercer orificio. Si solamente entra fluido por un orificio, el orificio que debería dejar paso al fluido, queda cerrado.
Válvulas selectivas.
Las válvulas selectivas tienen dos entradas y una salida. Su elemento móvil suele ser una bola metálica. Cada una de las entradas está conectada a un circuito diferente, por este motivo se llaman válvulas selectivas. El funcionamiento es sencillo de entender, si entra aire por una entrada, la bola se desplazara obturando la otra entrada y dejando salir el fluido por la salida.
Válvula de escape.
Este tipo de válvulas tienen dos funciones que desempeña. Uno para liberar el aire lo antes posible, pues si el aire tiene que pasar por gran cantidad de tubería, tardaría mucho en salir al exterior. La otra utilidad, es que a veces quedan restos de presión en la tubería, lo cual facilita que se den errores de funcionabilidad en el circuito, con este tipo de válvula se elimina esta posibilidad.
7) Válvula de presión:
Las válvulas de alivio de presión, también llamadas válvulas de seguridad o válvulas de alivio, están diseñadas para liberar un fluido cuando la presión interna de un sistema que lo contiene supere el límite establecido (presión de tarado). Su misión es evitar una explosión, el fallo de un equipo o tuberia por un exceso de presión. Existen también las válvulas de alivio que liberan el fluido cuando la temperatura supera un límite establecido.
Las válvulas de seguridad se pueden encontrar en instalaciones industriales, comerciales y domésticas.

8) Válvulas especiales:

Electroválvulas:
(Válvulas electromagnéticas) Estas válvulas se utilizan cuando la señal proviene de un temporizador eléctrico, un final de carrera eléctrico, presos tatos o mandos electrónicos. En general, se elige el accionamiento eléctrico para mandos con distancias extremamente largas y cortos tiempos de conexión. Las electroválvulas o válvulas electromagnéticas se dividen en válvulas de mando directo o indirecto. Las de mando directo solamente se utilizan para un diámetro luz pequeña, puesta que para diámetros mayores los electroimanes necesarios resultarían demasiado grandes.
Funcionamiento: El conducto de alimentación P de la válvula principal tiene una derivación interna hacia el asiento de la válvula de mando indirecto. Un muelle empuja el núcleo contra el asiento de esta válvula. Al excitar el electroimán, el núcleo es atraído, y el aire fluye hacia el émbolo de mando de la válvula principal, empujándolo hacia abajo y levantando los discos de válvula de su asiento. Primeramente se cierra la unión entre P y R (la válvula no tiene solapo). Entonces, el aire puede fluir de P hacia A y escapar de B hacia R. Al desconectar el electroimán, el muelle empuja el núcleo hasta su asiento y corta el paso del aire de mando. Los émbolos de mando en la válvula principal son empujados a su posición inicial por los muelles.

Válvulas de corredera:
 En estas válvulas, los diversos orificios se unen o cierran por medio de una corredera de émbolo, una corredera plana de émbolo o una corredera giratoria.

Válvula de corredera longitudinal:
 El elemento de mando de está válvula es un émbolo que realiza un desplazamiento longitudinal y une o separa al mismo tiempo los correspondientes conductos. La fuerza de accionamiento es reducida, porque no hay que vencer una resistencia de presión de aire o de muelle (como en el principio de bola o de junta de disco). Las válvulas de corredera longitudinal pueden accionarse manualmente o mediante medios mecánicos, eléctricos o neumáticos. Estos tipos de accionamiento también pueden emplearse para reposicionar la válvula a su posición inicial. La carrera es mucho mayor que en las válvulas de asiento plano.

Válvulas de asiento:
 En estas válvulas, los empalmes se abren y cierran por medio de bolas, discos, placas o conos. La estanqueidad se asegura de una manera muy simple, generalmente por juntas elásticas. Los elementos de desgaste son muy pocos y, por tanto, estas válvulas tienen gran duración. Son insensibles a la suciedad y muy robustas. La fuerza de accionamiento es relativamente elevada, puesto que es necesario vencer la resistencia del muelle incorporado de reposicionamiento y la presión del aire.

9) Determinación del tamaño de valvula:

Una consideración clave es la cantidad de flujo que una válvula puede entregar a un actuador. Esto generalmente se clasifican en términos del coeficiente de velocidad o Cv. Se utiliza generalmente para comparar los flujos de diferentes válvulas: cuanto mayor sea el Cv, mayor será el flujo.
Para que coincida una válvula y un el cilindro, la siguiente ecuación da el Cv (flujo de la válvula) requerido para el funcionamiento de un cilindro de aire dado dentro de un intervalo de tiempo específico. Cv = (A × S × a × Cf) ÷ (t × 29) donde A es área del cilindro del pistón (π × r2) en cm2; S es la carrera del cilindro en mm; t es el tiempo en s; a es una constante relacionada con la caída de presión y Cf es un factor de compresión. Estos dos últimos se enumeran en la tabla siguiente.


Estas constantes son factores que se encuentran en  la ecuación anterior. Use una a para un Δ P = 5 psi para la mayoría de aplicaciones, para un  Δ P = 2 psi para aplicaciones críticas, y  Δ P = 10 psi para ahorrar dinero y espacio de montaje.
Otro método para la selección de válvulas es utilizar el gráfico "tamaño de la válvula". Con los índices de Cv de la válvula contra el diámetro del cilindro se obtiene la velocidad del cilindro resultante en pulgadas de golpe por segundo. Se supone una presión de 80 psi y ΔP = 80%.
Para tener en cuenta las diversas pérdidas en todos los sistemas neumáticos, los expertos recomiendan generalmente el sobredimensionamiento de las válvulas en por lo menos 25%.
Tenga en cuenta que muchos otros factores contribuyen al funcionamiento de un cilindro. Estos incluyen: cantidad y tipo de accesorios que conducen el fluido, longitud y capacidad del cuerpo del cilindro, carga de funcionamiento y la presión de aire.
Usted puede tratar de calcular Cv para cada componente y con este valor los otros factores que influyen en su determinación. Pero a menudo es más práctico, por no hablar de que es más rápido, seguir las pautas de los fabricantes de las válvulas para su dimensionamiento.  
Opciones de Válvulas.

Aquí se muestra una visión general de algunas opciones comunes que disponen los proyectistas cuando la selección de válvulas: válvulas de 2 posiciones en comparación con válvulas de 3 posiciones; en la posición 2, las válvulas direccionales de 4 vías, los dos puertos de salida están siempre en modo de oposición. Cuando uno está recibiendo aire de entrada, el otro está conectado al orificio de escape. Cuando se accionan 3 posiciones  de las 4 vías de una Válvulas direccional, funcionan de la misma manera. Sin embargo, una posición central o de bloque neutraliza todos los puertos (cierre de presión) o se conectan ambos puertos de salida a los tubos de escape (presión liberada) cuando no es acciona la válvula.


Divida Cv por el factor que aparece en la presión adecuada para calcular scfm.

El cierre de presión para las válvulas de 3 posiciones es ideal para operaciones de "avance lento", donde el vástago del cilindro tiene que moverse a la posición deseada y luego mantenerse.

Las válvulas de 4 vías y 5 puertos frente a la de 4 puertos. Las válvulas de 5 puertos tienen puertos de salida independientes para cada puerto del cilindro. Si se utilizan silenciadores de escape con una función de control de velocidad, la velocidad del movimiento del cilindro se puede controlar individualmente en cada dirección.





10) Mantenimiento:

La vida de las válvulas direccionales queda determinada por los ciclos de conmutación realizados. Por lo tanto en función de este parámetro se encara también el programa de mantenimiento preventivo de válvulas.
Puede establecerse un plan de mantenimiento preventivo que considere intervenciones por períodos semanales, cada 8 millones de ciclos de conmutación (ó 1 año) y cada24 millones de ciclos de conmutación (o 3 años). Estipular por ejemplo controles visuales de fugas, vibraciones o calentamiento, desarmes parciales, limpieza de elementos y recambios preventivos de partes deterioradas. Utilice siempre Kits de Reparación MICRO originales. Para mayor información contactar a MICRO Capacitación.

La frecuencia de intervenciones es afectada además por un correcto montaje y por la calidad del aire suministrado (limpieza, humedad y lubricación). El montaje inadecuado la mala calidad del aire puede reducir notablemente la vida de las válvulas, y como consecuencia requerirán una mayor carga de mantenimiento.
La conversión del período en ciclos de conmutación ahora de funcionamiento de máquina, puede establecer para cada válvula en particular mediante la siguiente
Fórmula:
H = Cc / (60 x n)
H = Período de mantenimiento en horas
Cc = Período de mantenimiento en ciclos de
Conmutación
n = Frecuencia de actuación de la válvula
(Ciclos/minuto)

Desarme de unidades
La tarea de desarme puede ser realizada «in situ» o “en banco” retirando la válvula de la máquina. En ambos casos se deber interrumpir el suministro de aire a fin de evitar accidentes o rotura. Todas las partes son removibles con herramientas standard de taller, utilizar en cada caso la más adecuada. Cuando se utilice morsa para sujeción de piezas, ésta debe ser provista de cubre mordazas de material blando a efectos de no dañar partes de la válvula; ajustar moderadamente. Evitar sujetar el distribuidor con morsa ya que puede sufrir deformaciones que lo inutilicen. Idéntica precaución debe tenerse al sujetar bujes de distribución.
Cuando el desarme de partes ofrezca una excesiva resistencia, sugerimos recurrir al servicio técnico MICRO.

Limpieza de partes
El lavado de partes puede realizarse por inmersión en nafta pincel o cepillo de limpieza, sopeteando con aire a presión limpio y seco. Es conveniente repetir la operación varias veces hasta obtener una limpieza a fondo de las partes.
EI uso de solventes o desengrasantes industriales queda limitado a aquellos que no contengan productos clorados (tricloroetileno, tetracloruro de carbono) o solventes aromáticos (thinner, acetona, tolueno, etc.). Estos compuestos son incompatibles con las partes no metálicas de las válvulas (según modelo, bujes y pistones plásticos, guarniciones, etc.) produciendo el rápido deterioro de los mismos.
En caso de mandos electro neumáticos, es importante mantener limpio el fondo del tubo guía y el frente de contacto del tragante o núcleo móvil. Para la limpieza no deberán utilizarse elementos mecánicos (rasquetas, puntas, limas, etc.) pues pueden modificar las superficies metálicas de contacto y alterar el funcionamiento del conjunto. Emplear nafta y remover la suciedad por  sopleteado con aire a presión limpio y seco.
Bajo ningún concepto se deben alterar los resortes del conjunto tragante, pues éstos están calibrados para la función específica dentro de márgenes muy estrechos.
Su alteración introducirá defectos en el mando y en consecuencia en la válvula misma.

Recambio de partes
Es recomendable utilizar para el recambio los repuestos legítimos MICRO. Cuando se reemplacen guarniciones elásticas debe evitarse la excesiva deformación de las mismas durante el montaje. Es recomendable que los anillos O ‘ring sean deslizados hasta su posición y no «rolados
». Esto último elonga la parte interna de los mismos modificando sus características. El montaje de ciertas guarniciones es «flotante», es decir «no ajustado» (caso de guarniciones de distribuidor y bujes de distribución).
Es normal que este tipo de guarnición quede holgada en su alojamiento. No se deben suplementar ni utilizar guarniciones de menor diámetro o mayor sección a efectos de lograr un ajuste.

11) Resumen:

Una válvula se puede definir como un aparato mecánico con el cual se puede iniciar, detener o regular la circulación (paso) de líquidos o gases mediante una pieza movible que abre, cierra u obstruye en forma parcial uno o más orificios o conductos.
Las valvulas son unos de los instrumentos de control más esenciales en la industria. Debido a su diseño y materiales, las válvulas pueden abrir y cerrar, conectar y desconectar, regular, modular o aislar una enorme serie de líquidos y gases, desde los más simples hasta los más corrosivos o tóxicos. Sus tamaños van desde una fracción de pulgada hasta 30 ft (9 m) o más de diámetro. Pueden trabajar con presiones que van desde el vació hasta mas de 20000 lb/in² (140 Mpa) y temperaturas desde las criogénicas hasta 1500 °F (815 °C). En algunas instalaciones se requiere un sellado absoluto; en otras, las fugas o escurrimientos no tienen importancia.
La palabra flujo expresa el movimiento de un fluido, pero también significa para nosotros la cantidad total de fluido que ha pasado por una sección de terminada de un conducto. Caudal es el flujo por unidad de tiempo; es decir, la cantidad de fluido que circula por una sección determinada del conducto en la unidad de tiempo.

Para poder elegir una válvula correctamente tenemos los siguientes parámetros. Existen diez parámetros básicos que definen las principales básicas que definen las principales características de funcionamiento y rendimiento de las válvulas direccionales neumáticas, y que es preciso representaros para establecer criterios de comparación entre los mismos productos de distintos fabricantes:

1.    Numero de vías y posiciones.
2.    Tamaño (caudal).
3.    Tipos de mando.
4.    Características de presión.
5.    Montajes.
6.    Frecuencia de actuación.
7.    Solenoides.
8.    temperaturas de uso.
9.    Modularidad.
10. Repuestos.


12) Cuestionario:

1) ¿Que es una válvula?
SOLUCIÓN: Una válvula es un Mecanismo que regula el flujo de la comunicación entre dos partes de una máquina o sistema
2) Parámetros con los que queda definida una válvula.
* Por el nº de pasiones
* Por el número de vías
* Por la posición de reposo
* Por las formas de retorno
* Por el tipo de accionamiento
* Por el factor KV

3) Que quiere decir que una válvula es servo pilotada.
Que utilizan 2 señales para su inversión, pudiendo ser una neumática y otra mecánica o una neumática y otra eléctrica.
 4) Que es una válvula según DIN-1219
Son elementos de control que mandan o regulan la puesta en marcha, paro, dirección así como la presión o el caudal de fluido.
5) ¿Cómo se llaman los elementos que hacen las veces de los interruptores y los pulsadores en neumática?
SOLUCIÓN: Válvula

6) ¿Qué válvula es la de la figura?
 SOLUCIÓN: válvula 2/2.

7) ¿Qué válvula es la de la figura?
SOLUCIÓN: válvula 3/2.

8) ¿Qué válvula es la de la figura?
SOLUCIÓN: válvula 5/2.

9) En el sistema de transmisión hidráulica de la figura, ejercemos una fuerza F en el pistón grande. La fuerza ejercida sobre el pequeño será:
 SOLUCIÓN: menor
                                                                                                     


10) La... es la parte de la tecnología que estudia los fenómenos y las aplicaciones del aire comprimido y deprimido.
SOLUCIÓN: Neumática.

11) ¿Qué concepto se define como la cantidad de fluido que atraviesa una determinada sección por unidad de tiempo?
a) Viscosidad.
b) Compresibilidad.
c) Presión atmosférica
d) Caudal.
e) Presión relativa.
f) Humedad
SOLUCIÓN: caudal.

12) ¿Qué corresponde con la fuerza ejercida por una columna de aire existente sobre una superficie?
a) Viscosidad
b) Presión atmosférica.
c) Caudal.
d) Presión absoluta.
e) Compresibilidad.
f) Humedad
SOLUCIÓN: Presión atmosférica.

13) La proporción máxima de vapor de agua que puede existir en el aire corresponde a la...
SOLUCIÓN: Saturación.

14) La prensa hidráulica está fundamentada sobre:
a) Ley de Boyle y Mariotte
b) Ley de gay Lussac
c) Principio de Pascal
d) Teorema de Bernouilli
e) Efecto Venturi
SOLUCIÓN: c) Principio de Pascal

15) El estrechamiento de una tubería lleva consigo una disminución de presión y un aumento de la velocidad. Esta disminución de la presión se denomina:
a) Efecto Venturi
b) Ley de Gay Lussac
c) Ley de Boyle
d) Turbo compresión.
SOLUCIÓN: a) Efecto Venturi

16) Los... son máquinas capaces de elevar la presión de una masa de aire hasta un valor conveniente.
SOLUCIÓN: Compresores.

17) El... dispone de un presostato y  también de una válvula de seguridad.
a) Separador
b) Filtro
c) Secador
d) Acumulador
e) Compresor
SOLUCIÓN: d) Acumulador

18) El... elimina el mayor número de partículas de polvo del aire.
a) Separador
b) Acumulador
c) Filtro
d) compresor
e) Lubricador
SOLUCIÓN: c) Filtro

19) ¿Qué aparato en la distribución del aire comprimido actúa según el efecto Venturi?
a)  Separador
b) Secador
c) Válvula reguladora de presión
d) Lubricador
e) Cilindro
SOLUCIÓN: d) Lubricador

20) ¿Qué elemento en una máquina transforma la energía primaria en energía mecánica?
a) Cilindro
b) Filtro de aire a presión
c) Actuador
d) Válvula
e) Motores
SOLUCIÓN: c) Actuador

21) ¿Cuál de los siguientes no es un tipo de actuador? (Una o varias respuestas)
a) Motores
b) Filtros
c) Cilindros
d)Válvulas
e) Lubricador
SOLUCIÓN: b, d, e

22) Las ... dirigen y regulan el paso del aire comprimido hacia los elementos de trabajo
SOLUCIÓN: Válvulas

13) Bibliografía: