Asignaturas:
- Válvula de retención accionada por resorte
- Válvula de alivio accionada por resorte de acción directa
- Calcule la válvula de sobrepresión de presión de resorte requerida.
- Válvula de alivio de presión indirecta
- Válvula de reducción
- válvula de secuencia
Válvula de retención accionada por resorte:
Una válvula limitadora de presión protege el circuito hidráulico contra una presión excesiva. Una válvula de alivio de presión también se llama válvula limitadora de presión o válvula de seguridad. Sin esta válvula, la presión en el sistema podría aumentar demasiado, provocando fugas en los sellos o fallas en los componentes.
La realización más sencilla es la válvula de retención accionada por resorte, que se muestra en la siguiente figura. Como ejemplo se utiliza la bomba de aceite con filtro y sistema de protección de un motor de combustión. La bomba de aceite es impulsada por el cigüeñal. Una vez que la presión del aceite supera la presión del resorte sobre la bola de la válvula de retención, se crea una abertura y el aceite regresa al depósito. Este tipo de protección de presión se encuentra en sistemas de lubricación donde la presión máxima del aceite no puede exceder aproximadamente los 5 bar.
Además de la válvula antirretorno accionada por resorte, en la hidráulica también nos encontramos a menudo con válvulas limitadoras de presión directas e indirectas.
Válvula de alivio accionada por resorte de acción directa:
La válvula de retención de acción directa es muy similar a la válvula de retención accionada por resorte anterior. Sin embargo, las diferencias y ventajas de la válvula de alivio de presión de acción directa son:
- una construcción relativamente sencilla y barata;
- respuesta rápida a aumentos repentinos de presión y fluctuaciones en el sistema;
- Las válvulas de asiento sellan sin fugas.
Las dos imágenes siguientes muestran los esquemas con una válvula de retorno accionada por resorte con el símbolo (izquierda) y un dibujo del componente (derecha).
La válvula limitadora de presión se cierra de serie con un resorte; no es posible el paso de líquido. En el diagrama vemos el resorte con una flecha: esto significa que el resorte se puede ajustar manualmente. En la imagen de la derecha vemos el tornillo con el que se puede tensar el resorte. Cuanto más se enrosca el tornillo, mayor será la presión de apertura.
Cuando la presión del fluido ha alcanzado la presión establecida, empuja el émbolo cónico hacia adentro contra la fuerza del resorte. Se crea una abertura a través de la cual el líquido puede fluir directamente hacia el retorno. La presión en el lado de la bomba (la línea roja) no aumenta más.
La desventaja de la válvula limitadora de presión de acción directa es que siempre hay fugas internas.
Calcule la fuerza del resorte requerida para la válvula de alivio de presión:
El siguiente cálculo proporciona información sobre cuánta fuerza de resorte se requiere para mantener la válvula cerrada a una presión determinada. Utilizamos los siguientes datos:
- presión a ajustar (p) = 10 bar (equivale a 1.000.000 Pa);
- paso de válvula = 25 mm.
La fuerza que debe ejercer el resorte es bastante alta. A presiones más altas se requiere una construcción de resorte pesada.
Una alternativa es una válvula de alivio de presión indirecta o una válvula de alivio de presión operada por piloto.
Válvula de alivio de presión indirecta:
El párrafo anterior muestra que la fuerza del resorte para una válvula de alivio de presión directa debe ser no menor a 491 N para mantener la válvula cerrada a una presión de 10 bar.
Esto hace que la válvula de alivio de presión directa no sea adecuada para sistemas hidráulicos que funcionan con presiones más altas (>100 bar) y un gran caudal. Para evitar construcciones de resortes pesadas, los sistemas con presiones operativas altas utilizan una válvula de alivio de presión indirecta. En la válvula de alivio de presión indirecta, hay presión de fluido en ambos lados de la válvula principal, de modo que el resorte se puede hacer más pequeño. Las tres imágenes siguientes muestran el principio esquemático de este tipo de válvula de control de presión. La válvula limitadora de presión indirecta contiene dos válvulas, cada una de las cuales se cierra en la posición de reposo con su propio resorte:
- válvula piloto;
- válvula principal.
La presión del sistema de la bomba hidráulica está conectada directamente a la parte inferior de la válvula de control de presión y llega a la válvula piloto (1) a través de una restricción en la línea de suministro y la válvula principal (2). Mientras la presión del sistema no supere la presión ajustada con la válvula piloto, ambas válvulas permanecerán cerradas (imagen A). Cuando la presión aumenta demasiado, por ejemplo cuando el cilindro ha llegado a su tope, la presión del fluido empuja la válvula de control (1) hacia adentro contra la presión del resorte (imagen B). El aceite fluye ahora a través del estrangulador y la válvula de control abierta, a través del canal de retorno al depósito.
La estrangulación provoca una diferencia de presión a través de la válvula principal incluso con un caudal de volumen bajo. Esta diferencia de presión hace que la válvula principal se abra contra la fuerza del resorte (imagen C). De esta manera, toda la potencia de la bomba puede descargarse al depósito a través de la válvula principal.
Válvula de reducción:
La función de la válvula reductora es reducir la presión en el sistema hidráulico o solo en una parte del sistema al valor deseado y mantenerlo constante.
El siguiente diagrama muestra el símbolo de la válvula reductora de presión en la línea de presión entre la válvula de control y el cilindro. El símbolo es algo similar al de la válvula de alivio de presión.
La válvula reductora deja pasar la presión del fluido mientras la presión no alcance el valor establecido. De este modo se puede controlar el cilindro sin problemas.
Cuando se alcanza la presión establecida, la válvula reductora de presión cierra el suministro e inicialmente mantiene la presión constante. Si la presión en el lado del cilindro aumenta aún más, la válvula reduce (reduce) esta presión descargándola al retorno.
Los tres diagramas siguientes muestran el funcionamiento principal de la válvula reductora en tres situaciones. Por conveniencia, solo se muestra una parte del diagrama: la bomba hidráulica, la válvula de alivio de presión, etc. se omiten debido al tamaño. El vástago del pistón en las figuras B y C también se ha acortado debido al tamaño de la imagen.
- A. La válvula reductora de presión está en reposo. El líquido de la bomba hidráulica fluye sin cesar hacia la conexión A del cilindro;
- B. El pistón del cilindro ha llegado al tope. La presión en la línea de suministro aumenta. El émbolo de control en la válvula reductora cierra el suministro desde la válvula de control al cilindro. La presión en el cilindro se mantiene constante (amarillo);
- C. A medida que aumenta la carga en el extremo del vástago del pistón, afectará la presión del fluido en el cilindro. El émbolo de control se mueve aún más hacia arriba debido al aumento de presión en la parte inferior. Esto abre el canal de retorno y permite que el fluido fluya desde el cilindro al depósito.
Una vez que la presión del fluido ha disminuido, el proceso se produce al revés: al caer la presión, el émbolo cierra el canal de retorno y mantiene la presión constante, después de lo cual el émbolo se mueve hacia abajo y se produce otro aumento de presión. La presión a la que debe funcionar la válvula reductora se puede ajustar manualmente girando más el tornillo hacia adentro o hacia afuera.
Válvula de secuencia:
Con una válvula secuencial, por ejemplo, se pueden controlar dos cilindros en la secuencia deseada por el fabricante. El orden de envío no se puede controlar durante la operación; el cilindro cargado más liviano se moverá primero.
En la imagen siguiente, el cilindro izquierdo será expulsado primero. En cuanto llega al tope, aumenta la presión en el conducto de alimentación rojo. La válvula de secuencia se abre a una determinada presión preestablecida. Una vez superada la fuerza del resorte en la válvula de secuencia, el fluido fluye hacia el cilindro derecho, después de lo cual se pondrá en movimiento. Una válvula de secuencia es esencialmente una válvula de alivio de presión con una válvula de retención incorporada. La válvula de retención se abre cuando la válvula de control conmuta el suministro a la conexión B del cilindro y el retorno a A.
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