Vlvulas Distribuidoras1.Vlvulas Con el nombre genrico de vlvulas, se conoce a una serie de rganos de mando, que tiene la misin de regular y distribuir la energa neumtica hacia los actores (cilindro o motores). El CETOP (Comit Europeo de Trasmisiones Oleohidrulicas) divide las vlvulas de regulacin y distribucin en los siguientes grupos: 1. 2. 3. 4. 5. Distribuidores. De bloqueo. De presin. De caudal. De aislamiento.

Los elementos de mando (vlvulas), se caracterizan porque la energa necesaria para su accionamiento es muy pequea, debido a que la resistencia a vencer es baja y el recorrido del elemento mvil es muy corto. Podemos decir, que el mando es un dispositivo que utiliza pequeas energas para el gobierno de grandes energas. 2. Vlvulas distribuidoras. Si se desea que el cilindro de doble efecto de la Figura 6.1, realice la carrera de salida del vstago, es necesario introducir aire comprimido en la cmara posterior y a la vez, evacuar el aire comprimido de la cmara anterior. Para realizar la carrera de retroceso se necesita enviar aire comprimido de la cmara anterior y evacuar el aire comprimido de la cmara posterior. Pues bien, el elemento encargado de realizar dichas funciones es una vlvula distribuidora.

Los distribuidores tambin se utilizan para el mando de otros distribuidores, siendo su misin la de comunicar la cmara de pilotaje del distribuidor, con aire comprimido o con la atmsfera. Por tanto, los distribuidores se pueden definir como aquellos elementos de mando, que tienen la misin de comunicar las tuberas de los actuadotes, o de pilotaje de los distribuidores, con aire a presin o con la atmsfera. Las vlvulas distribuidoras se pueden clasificar en funcin de los sigientes conceptos:

o o o o

Por el nmero de vas y posiciones. Por el tipo de accionamiento. Por la misin que desempea. En funcin de su construccin interna.

2.1Clasificacin de los distribuidores por el nmero de vas y posiciones,

representacin simblica. En la clasificacin ms importante que se realiza de los distribuidores, e indica el funcionamiento de la vlvula, sin tener en cuenta para ello, ni su construccin ni su pilotaje. Se entiendo por nmero de vas, el nmero de orificios de conexin externas que tiene la vlvula, sin cortar los orificios de purga, ni los orificios de pilotaje de las vlvulas gobernadas reumticamente. Se entiendo por nmero de posiciones, el nmero de combinaciones de conexin interna que entre las distintas vas de la vlvula se puedan realizar. As por ejemplo, la vlvula de la Figura 6.2 tiene tres vas (orificios 1, 2 y 3) y dos posiciones, va 1 obturada y la va 2 unida con la 3; o va 1 unida con la 2 y la va 3 obturada.

En los circuitos las vlvulas representas mediante smbolos, los cuales dependen del nmero de vas y posiciones de las vlvulas, pero son independientes del sistema de construccin de las mismas. La representacin simblica de los distribuidores, segn CETOP e ISO, se realiza en base a las siguientes directrices: 1 - El distribuidor est compuesto de tantos cuadro yuxtapuestos como posiciones pueda optar. Para la vlvula de la Figura 6.2 se tendr:

2 - En cada posicin (cuadrado) las vas que se encuentran conectadas se unen mediante una lnea recta y una flecha que indica el sentido de circulacin del aire. Las vas que se encuentran cerradas se representan mediante una lnea transversal. En la vlvula de la Figura 6.2, se tiene:

Si entre dos vas el aire puede circular en ambos sentidos, se indican stos mediante las flechas respectivas.

3 - Las lneas que representan las tuberas de conduccin (conexiones externas) se representan en la posicin de reposo de la vlvula; en el caso de que sta posicin no exista se representa en la posicin inicial. Por tanto, las conexiones nos indican la posicin que ocupa la vlvula en ese instante. Se entiende por posicin de reposo lo que ocupa la vlvula cuando no est montada en el circuito y por posicin inicial, la que ocupa la vlvula en la posicin de reposo o arranque del circuito.

Las tuberas que se unen a las vas, slo se representan en una de las posiciones indicadas, pues las vas de una vlvula se encuentran en el cuerpo de la misma y son comunes a todas las posiciones.

INCORRECTO Tampoco pueden representarse unas conexiones en una posicin y otras en otra, pues la vlvula adopta una posicin determinada y no parte de varias posiciones.

INCORRECTO 4 - Se representa la va que se encuentra conectada con la red de aire comprimido, para lo que se emplea el siguiente smbolo ( ). No se dibujan todas las tuberas de la conexin a la red con el fin de simplificar el circuito.

5 - La va por la que se produce el escape del aire comprimido a la atmsfera se seala mediante un tringulo, que si se dibuja adyacente al cuadrado indica que dicha va no tiene rosca de conexin y si se encuentra separado mediante una lnea india que la va de escape tiene rosca de conexin. La rosca se necesita para el montaje de los silenciadores.Escape sin conexin de rosca

Escape con rosca de conexin

6 - Las vas se designan mediante nmero (antiguamente por letras maysculas) que se disponen nicamente en la posicin que est ocupando la vlvula. Los nmeros utilizados para cada va son los siguientes.Designacin antigua A, B, C P R, S, T X, Y, Z Va o conexin De trabajo o utilizacin Presin Escape o descarga Pilotaje Designacin moderna 2,4,6 1 3, 5, 7 12, 14

El pilotaje 12 indica que con l se consigue unir la va 1 con la 2 y el pilotaje 14 la 1 con la 4. Es decir, los dos nmeros del pilotaje indican con que va de utilizacin se un e la va de presin.

7 - En los circuitos las lneas que representa conduccin comprimido hacia los actuadotes, se llaman lneas de suministro de caudal o de trabajo, y se representan mediante una lnea continua. Las lneas que transporta aire para el mando de las vlvulas se denominan las de pilotaje y se representan median una la de trazos. La conexin de dos lneas se representa mediante un punto. Las lneas que se cruzan se representan mediante un cruce.

Para representar que varios elementos de un plano forman un Conjunto se utiliza lnea de punto y raya. 2.2 Clasificacin de las vlvulas distribuidas segn sus accionamientos. Designados de los distribuidores. Atendiendo a la energa utilizada los accionamientos de las vlvulas se pueden clasificar de acuerdo con el Cuadro 6.1. A su vez, dependiendo de que la energa utilizada sea la que produce el cambio de posicin de la vlvula; o sea lo que abre el paso a otro tipo de energa que es la que realmente produce el cambio de posicin, las vlvulas se pueden clasificar en: - Mando directo. Mando indirecto o servopilotado.

Los smbolos de los accionamientos se dibujan en el centro de las caras menores del rectngulo formado por los diversos cuadrados yuxtapuestos, de modo que cada accionamiento se dibuja al lado de la posicin que adquiere la vlvula cuando el accionamientos es activado. En la vlvula de la Figura 6.3 el muelle hace que la va de presin se encuentre cerrada y que la va 2 se encuentre comunicada con el escape. Cuando se acciona manualmente, la va 1 se une con la 2 y el escape se cierra.

En el servopilotaje del ejemplo, la energa humana abre una vlvula piloto que es la que acciona la vlvula principal. Cuando se acciona una vlvula las tuberas no se desplazan, ni el cuerpo de la vlvula, lo nico que sufre un desplazamiento es el rgano mvil (corredera u obturador) de la misma, por tanto se puede decir, que el smbolo representa las conexiones internas establecidas por el rgano mvil de la vlvula. Si en la posicin de reposo se encuentra obturada se dice que la vlvula es normalmente cerrada (NC) y si en la posicin de reposo la va de presin se encuentra comunicada se dice que la vlvula es (NA). Esta denominacin no tiene sentido en vlvulas 4/2 y 5/2, ni vlvulas 2/2 y 3/2 que no tengan retorno por muelle. Segn CETOP, las vlvulas distribuidoras se designan mediante dos nmeros separados por una barra inclinada, de modo que el primero de ellos indica el nmero

de vas y el segundo el nmero de posiciones. Para precisar ms la designacin, se indican a continuacin los sistemas de accionamiento de la vlvula. La vlvula Figura 6.3 se designar: vlvula NC con pilotaje manual. Cuadro 6.1 Tipos de accionamientoTipo de energa Smbolo Denominacin Smbolo general de accionamiento humano Pulsador manual. Humana Palanca basculante o rotatoria. Pedal.

Enclavamiento. Pivote, leva o pulsador mecnico. Muelle o resorte. Mecnica Rodillo. Rodillo abatible o escamoteable. La vlvula conmuta cuando el rodillo se acciona en un sentido y no continua cuando se acciona en el otro sentido. Electroimn con una sola bobina activa. Electroimn con dos bobinas activas actuando en el mismo sentido. Electroimn con dos bobinas activas de sentidos opuestos de actuacin. Motor elctrico. Por presin. Directo Por depresin Por diferencia de superficies. Neumtica Indirecto o servopilotaje Servopilotaje por presin. Servopilotaje por depresin. Por vas de mando situadas en el interior de la vlvula. Electroimn y distribuidor piloto. El distribuidor piloto es accionado por el electroimn. Electroimn o servopilotada. Puede ser accionada por cualquiera de los dos procedimientos.

Elctrica

Pilotaje combinados

3 Clasificacin de las vlvulas en funcin de su construccin interna

Atendiendo a su construccin interna las vlvulas distribuidoras se pueden clasificar en los siguientes grupos: De corredera De asiento De disco

En las vlvulas de corredera, las distribucin del aire comprimido, se logra mediante el desplazamiento de un mbolo interno que se mueve en direccin perpendicular al flujo de la corriente. Son vlvulas normalmente utilizadas ya que si construccin es muy simple al presentar un solo rgano mvil. Sus caractersticas son:

y y y

Recorrido mayor o igual al dimetro de la va para que la vlvula presenta toda su capacidad de flujo Figura 6.4. Fuerza reducida, pues la corredera se encuentra equilibrada, por lo que slo hay que vencer los razonamientos. Adems, el cambio de sentido del flujo entre vas no suele comportar ningn problema. Admiten el montaje sobre bases, lo que permite la reparacin de distribuidor sen desconectar tuberas.

En las vlvulas de asiento, la distribucin del aire comprimido se logra mediante un obturador que se mueve en la misma direccin que el flujo de la corriente. Son las vlvulas utilizadas para caudales muy grandes o muy pequeos y presentan las siguientes caractersticas:

y

Recorrido mayor o igual que 1/4 del dimetro de la va, pues al producirse el flujo lateralmente, la superficie lateral tendr que ser igual a la superficie frontal de la va.

y y y y y

Fuerza de actuacin relativamente grande, pues normalmente habr que vencer la fuerza de un muelle ms la ejercida por la presin sobre el obturador. El cambio del sentido del flujo entre vas puede originar problemas. Tiempo de respuesta muy corto. Insensibilidad a la suciedad El desgaste se compensa automticamente por lo que presentan una gran estanquidad.

En las vlvulas de disco, Figura 6.6, la distribucin del aire comprimido se logra mediante un disco que tiene agujeros, que cuando coinciden con las vas de distribucin dejan pasar el aire. Estas vlvulas presentan la ventaja de que permiten regular el caudal del aire abriendo principalmente el paso del mismo, pero tienen el inconveniente de que su accionamiento es manual.

3.1 Vlvulas 2/2

La Figura 6.7 muestra una vlvula de asiento de dos vas (orificios 1 y 2) y dos posiciones. En la posicin de reposo los orificios 1 y 2 se encuentran comunicados debido a la accin del resorte. Al accionar el pulsador, venciendo la fuerza del muelle y la ejercida por la presin del aire comprimido, se establece la comunicacin entre las vas 1 y 2. Al soltar el pulsador el resorte lleva la vlvula a la posicin de reposo. Como la normativa CETOP no establece que la posicin cerrada se encuentra a la derecha o izquierda, arriba o abajo, cualquiera de as representaciones mostradas es correcta, pues lo nico importante en la representacin de la vlvula, es indicar las diferentes posiciones y los accionamientos mediante los que se consigue cada una de ellas. Lo dicho es vlido para todas las vlvulas. La Figura 6.8 muestra una vlvula de asiento plano de dos vas (orificios 1 y 2) y dos posiciones. En la posicin de reposo los orificios 1 y 2 se encuentran comunicados debido a la accin del resorte. Al accionar el pulsador venciendo la fuerza del muelle y la ejercida por la accin del aire comprimido, se corta la comunicacin entre 1 y 2. al soltar el pulsador el resorte lleva la vlvula a la posicin de reposo.

Vlvula 2/2 NA accionamiento manual La Figura 6.9 muestra una vlvula de corredera de dos vas (orificios 1 y 2) t dos posiciones. En la posicin de reposo las vas 1 y 2 se encuentran comunicadas debido a la accin que ejerce el soporte sobre la corredera. Al accionar la vlvula, venciendo la

fuerza del muelle, se corta la comunicacin entre las vas 1 y 2. Ntese que la corredera se encuentra equilibrada por lo que nicamente hay que vencer la fuerza del resorte.

Vlvula 2/2 NA, accionamiento manual Los orificios M y N son orificios para purgar el aire que por fugas pudiera pasar a dichas cmaras, y que con el tiempo podra impedir el accionamiento de las vlvulas. Estos orificios de purga no se representan en la simbologa de la vlvula. La vlvula de la Figura 6.10 muestra un distribuidor de corredera de dos vas (orificios 1 y 2) t dos posiciones. En la posicin de reposo las vas 1 y 2 se encuentran incomunicadas debido a la accin que ejerce el muelle. Al accionar las vlvulas, venciendo la accin del resorte, se establece la comunicacin entre las vas 1 y 2.

Vlvula 2/2 NA, accionamiento manual Las vlvulas 2/2 se utilizan como vlvulas de paso. Veamos lo que ocurre si con una vlvula 2/2 se intenta gobernar un cilindro de simple efecto Figura 6.11

Si se pone un vlvula 2/2 NC, al activar la va 1 se une con la 2 y el vstago del cilindro sale. Al desactivar el vstago queda extrado, pues el aire a presin que haba entrado en la cmara posterior, queda atrapado con ella, por lo que el cilindro ya no ejerce ms movimientos, por mucho que activemos y desactivemos la vlvula. Para que el cilindro pudiera realizar su trabajo mediante vlvulas 2/2, se tendra que utilizar otro distribuidor 2/2 NC, que ponga la cmara posterior del cilindro en conmutacin de la atmsfera. Figura 6.12 De esta forma al activar el distribuidor A, se pone en comunicacin la va 1 con la 2 y el vstago sale. Si desactivamos A y activamos B, el vstago del cilindro regresa, al comunicarse 4 con 3 del distribuidor B. si se pulsan A y B a la vez, el aire comprimido se va directamente a la atmsfera.

El montaje de la Figura 6.12 tiene el inconveniente de que hay que usar dos pulsadores para que el cilindro realice sus movimientos. Para evitarlo imaginemos que se uniesen las correderas de una vlvula 2/2 NC y otra 2/2 NA, entonces se podra hacer que con un solo pulsador el cilindro realice su trabajo Figura 6.13.

En el montaje de la Figura 6.13, al activar el sistema, la va 1 se comunica con la 2, mientras que se obturan 4 y 3, por lo que el vstago del cilindro sale. Al soltar el pulsador, el aire de la cmara posterior se pone en comunicacin con la atmsfera, mientras que la va 1 se cierra, por lo que el vstago del cilindro retorna. Imaginemos ahora que las dos vlvulas anteriores las montamos en un solo conjunto Figura 6.14. Los orificios de conexin externa del mismo seran las vas 1, 2 y 3, de modo que en posicin de reposo de la va 1 se encuentran cerrada y la va 2 comunicada con la 3. Si se activa el conjunto, la va 1 se comunica con la 2 y la 3 se cierra.

Por tanto, se puede concluir que el gobierno de un cilindro de simple efecto necesita de una vlvula 3/2 Figura 6.15

2.3.2 Vlvulas 3/2

La figura 6.16 muestra una vlvula de asiento de tres vas (orificios 1,2 y 39 y 2 posiciones. En la posicin de reposo, el ncleo mvil de electroimn es mantenido en la parte inferior por la accin de un resorte, obturando la va de presin (1), y estableciendo la comunicacin entre la va de utilizacin (2) y la va de escape (3). Al excitar el electroimn, el ncleo es atrado por la accin del campo magntico creado por la bobina, poniendo en comunicacin la va (1) con la (2) y obturando (3). La construccin de la figura tiene el inconveniente de que entre una posicin y la otra existe un perodo transitorio, durante el cual el aire de la va de presin (1) escapa directamente a la atmsfera por (3) sin haber realizado trabajo alguno.

Vlvula 3/2 NC, accionamiento elctrico La Figura 6.17 muestra una vlvula de asiento de tres vas (orificios 1,2 y 3) y 2 posiciones. En la posicin de reposo la va de presin (1) se encuentra cerrada, mientras que la va de utilizacin (2) se encuentra comunicada con el escape (3). El excitar neumticamente la vlvula por 12, se comunica la va 1 con la 2 y se cierra la va 3. la construccin de la figura tiene el mismo problema que la vlvula anterior.

La Figura 6.18 muestra un vlvula de asiento de tres vas (orificios 1,2 y 3) y 2 posiciones servopilotadas. En la posicin de reposo la va de presin (1) de la vlvula principal se encuentra comunicada con la va de utilizacin (2) y la va (3) se encuentra cerrada. A su vez la va (P) de la vlvula piloto se encuentra cerrada, mientras que la va (B) se encuentra comunicada con el escape (S). Al excitar mecnimente el distribuidor, se levanta el asiento de la vlvula piloto, que estable la comunicacin entre las vas P y B a la vez que cierra el escape S. El aire que penetra por B acta membrana que en primer lugar hace descender el asiento que cierra la va (1) y a continuacin hace descender otro asiento que pone en comunicacin las vas 2 y 3. Por tanto esta vlvula no tiene perodo transitivo que comunica la presin con el escape.

Vlvula 3/2 NA, accionamiento por rodillo El servopilotaje tiene la misin de disminuir el esfuerzo necesario para el accionamiento de la vlvula. Si el pilotaje se hiciese directamente sobre la vlvula principal, se tendra que vencer la fuerza de un resorte fuerte y la ejercida por la presin del aire comprimido sobre el asiento que comunica las vas 2 y 3. Con el servopilotaje solo hay que vencer la fuerza de un muelle ligero de la vlvula piloto y la ejercida por la presin sobre el asiento de pequeas dimensiones de la misma, la cual abre aso a una membrana de elstica de grandes dimensiones sobre la que acta el aire comprimido, que es el que realmente produce el pilotaje de la vlvula principal. La Figura 6.19 muestra el smbolo de las vlvulas que forman el conjunto y la Figura 6.20 el smbolo simplificado que se emplea en los circuitos.

La vlvula de la Figura 6.18 se convierte en 3/2 NC, intercambiando las vas de presin y escape y girando 180 la cabeza de la misma. La Figura 6.21 muestra una vlvula de corredera de tres vas (orificios 1,2 y 3) y dos posiciones: va de presin (1) cerrada y va de utilizacin (2), comunicada con el escape (3) o va 1 comunicada con 2 y 3 cerrada.

Vlvula 3/2 de memoria

En esta vlvula ya no cabe hablar de posicin de reposo, ya que puede adoptar de forma estable cualquiera de las posiciones cuando la vlvula se encuentra sin conectar al circuito. Estas vlvulas que no tienen muelle de reposicin se denominan biestables, de memoria o de impulsos. Biestables porque pueden ocupar cualquiera de las posiciones en la situacin de reposo de la vlvula. De memoria porque retienen la posicin adquirida por la ltima orden recibida. De impulso porque basta con un impulso (elctrico o neumtico) para adquirir y mantener la posicin obtenida con la orden dada. Las vlvulas 3/2 se utilizan en aquellas aplicaciones en las que se requiera gobernar el flujo de aire en una sola tubera, como el gobierno de cilindros de simple efecto o el gobierno del pilotaje neumtico de vlvulas. Para el gobierno de un cilindro de doble efecto se necesitan dos vlvulas 3/2 tal como se muestra en la Figura 6.22. En ella, al activar ambas vlvulas, se comunica la cmara posterior con presin y la anterior con el escape con lo que el vstago del cilindro sale. Al desactivarlas el vstago del cilindro regresa.

Si unisemos las correderas de ambas vlvulas, y las presiones y los escapes, y todo ello lo englobsemos en un conjunto resultara la Figura 6.23, cuyo funcionamiento es idntico a la Figura 6.24.

Si unisemos las correderas de las vlvulas de la Figura 6.22 y tambin las presiones y todo ello lo englobsemos en un conjunto resultara la Figura 6.25, cuyo funcionamiento es idntico al de la Figura 6.26

Podemos concluir diciendo, que el gobierno de un cilindro de doble efecto, se puede realizar con una vlvula 4/2 5/2, es decir, ambas vlvulas tienen la misma funcin, diferencindose, nicamente, en que la vlvula 4/2 presenta un escape comn para las dos vas de utilizacin, mientras que la vlvula 5/2 presenta un escape para cada va. En hidrulica se suele utilizar la vlvula 4/2, pues el empleo de una sola va de tanque supone un ahorro de material y una simplicidad en el montaje. Sin embargo en Neumtica se suele utilizar la vlvula 5/2, pues el empleo, de un escape para cada va supone un ahorro en la construccin de la vlvula. 2.3.3 Vlvulas 4/2 y 5/2 Estas vlvulas permiten alimentar alternativamente dos canalizaciones, de forma que cuando alimenta una, pone en escape la otra y viceversa. La Figura 6.27 muestra una vlvula de asiento servopilotada, de cuatro vas (orificios 1, 2, 3 y 4) y dos posiciones. Posicin de reposo: orificio de presin (1) unido con la va de utilizacin (4) y va de utilizacin (2) unida con el escape 3. Posicin activada: va 1 unida con 2 y 4 con 3.

Se trata de una vlvula monoestable, pues la posicin de reposo es la definida. En las vlvulas de 4 vas ya no cabe la denominacin de NC o NA, pues la va de presin siempre est comunicada con alguna de las va de utilizacin. La Figura 6.28 muestra un distribuidor (Joucomtic) de 5 vas, con placa base de orificios laterales y con diferentes posibilidades de pilotaje:

- Si se ponen ambos pilotajes las tapas numeradas con (1) se obtiene un distribuidor 5/2 con pilotaje neumtico directo (Figura 6.28a)

- Si en el pilotaje 12 se monta la tapa (2), se obtiene un distribuidor monoestable, pues se une la va de presin (1) con el pilotaje (12) por lo que en esta cmara siempre habr presin y como su superficie es menor que la del pilotaje 14, la vlvula cambiar de posicin cuando se pilote por ste, y recuperar la posicin inicial en el momento que se retire la orden (14). Por tanto la tapa (2) realizar la misma funcin que un muelle mecnico, pero con la ventaja de que en este caso el efecto se consigue mediante aire comprimido. Con las tapas de la Figura 6.28, la representacin del distribuidor ser (Figura 6.28c): - Con las tapas (3) se consigue un pilotaje electroneumtico, teniendo que conectar los orificios 12 y 14 directamente con presin para que la vlvula piloto disponga de aire comprimido (Figura 6.28b). - Mediante las tapas (4) se consigue un pilotaje electroneumtico, pero en este caso no hace falta alimentar la electrovlvula externamente, ya que estas tapas unen la va de presin (1) con la electrovlvula (Figura 6.28e). - Mediante las tapas X1, se consigue un distribuir de tres posiciones, centro cerrado, centro por muelles y con pilotaje neumtico (Figura 6.28f)

2.3.4 Vlvulas de tres posiciones

La mayora de los distribuidores de carrera 5/2 se pueden convertir en 5/3, sin ms que colocar dos muelles exactamente iguales en los extremos de la corredera. De este modo se consiguen tres posiciones en el recorrido de la misma, de tal forma que cuando el distribuidor est en reposo (sin pilotaje por 12 ni por 14) la corredera quedar en la zona central de su recorrido. Mandando el distribuidor por sus pilotajes, se consigue el mismo funcionamiento que con la vlvula 5/2, pero aquellos tienen otra posibilidad, como puede ser, dejar ambas cmaras del cilindro sin presin, por ejemplo para la reparacin del mismo, dejar el cilindro bloqueado en una posicin, etc. La Figura 6.29 muestra un distribuidor 5/3 de centro abierto y la fig. 6.30 un distribuidor 5/3 de centro cerrado. Estos distribuidores suelen tener correderas intercambiables, para con un mismo cuerpo, poder conseguir diferentes posiciones centrales.

Distribuidor 5/3, centro abierto, pilotaje neumtico.

Distribuidor 5/3, centro abierto, pilotaje neumtico. La designacin de un distribuidor de 3 ms posiciones se realizan indicando el nmero de vas y posiciones, el tipo de centro en posicin de reposo y el pilotaje

utilizado para la adquisicin de las diferentes posiciones. Por ltimo decir, que de un distribuidor con un determinado nmero de vas, siempre se puede obtener otro de menor nmero de vas, para lo cual se habr que obturar las vas que se precisen (Figura 6.30b).

2.4 Clasificacin de las vlvulas distribuidoras segn la misin que desempean. De acuerdo con la misin desarrollada por los distribuidores en los circuitos, se puede hacer la siguiente clasificacin de los mismos: - Distribuidores principales o de potencia. Son aquellos que gobiernan en los circuitos, los movimientos de los actuadores, es decir, aquellos que sus vas de utilizacin estn conectadas con las vas de los actuadores. - Distribuidores finales de carrera. Son aquellos que gobiernan los movimientos de los actuadores, es decir, aquellos que sus vas de utilizacin estn conectadas con las vas de los actuadores. - Distribuidores auxiliares. Son todos aquellos distribuidores, que participando en el mando, no pertenecen a ninguno de los grupos anteriores. 3. Seleccin de los distribuidores La seleccin del distribuidor adecuado para una aplicacin determinada, conlleva; - Determinar el nmero de vas y posiciones que debe tener para el desarrollo de la funcin encomendada. - Determinar el sistema de accionamiento. - Obtener el distribuidor que nos de una relacin Q/ P que haga que el cilindro pueda desarrollar su trabajo en el tiempo previsto. - Conocer las caractersticas de los racores del distribuidor. 3.1 Determinacin del nmero de vas y posiciones. Para determinar el nmero de vas y posiciones que debe tener un distribuidor, para el cumplimiento de cierta funcin, nos debemos fijar en los siguientes aspectos: 1. 2. 3. Tuberas que debe gobernar. Sentido de circulacin del aire por dichas tuberas Sistema de regulacin de velocidad del cilindro.

El nmero de tuberas a gobernar, nos determina el nmero mnimo de vas de utilizacin o de trabajo del distribuidor. As por ejemplo, Figura 6.31, para el gobierno de un cilindro de simple efecto, necesitamos de una sola va de trabajo, pues slo tenemos que gobernar una tubera. Para el gobierno de un cilindro de doble efecto necesitamos de dos vas de trabajo al tener que gobernar dos tuberas.

El sentido del aire nos determina las vas que no son de utilizacin, as como el nmero mnimos de posiciones que debe tener el distribuidor.

As por ejemplo, en un cilindro de simple efecto, necesitamos inducir presin para que el vstago salga (sentido de circulacin a), Figura 6.32 y necesitamos extraer el aire comprimido para que el vstago retorne (sentido b). Por tanto el distribuidor correspondiente debe tener una va de presin (1) y otra de escape (3). Ahora bien, para que el vstago salga, es necesario que la va 1 se encuentre unida con la (2) y que la (3) se encuentre cerrada. Para que el vstago retorne, se necesita que la va (2) se encuentre unida con la (3), mientras que la (1) debe estar cerrada. Por tanto se necesita como mnimo de un distribuidor con dos posiciones. La Figura 6.32 muestra los pasos descritos para la determinacin del nmero de vas y posiciones del distribuidor. Cualquier distribuidor que tenga ms de tres vas es vlido para la funcin encomendada, lo nico que tendramos que taponar las vas de utilizacin sobrantes. Un distribuidos de tres posiciones, centro cerrado, nos permitir parar el cilindro en posiciones intermedias. Otro tipo de centro en este caso no tiene sentido pues realizar las mismas funciones que las posiciones extremas. Si en vez de gobernar un cilindro de simple efecto gobernsemos neumticamente una vlvula monoestable, que tiene una sola tubera de pilotaje, el resultado obtenido sera el mismo, por lo que podemos concluir diciendo: para el gobierno de una tubera se necesita una vlvula 3/2. Analicemos del mismo modo lo que ocurre cuando se trata de gobernar un cilindro de doble efecto, tal como muestra la figura 6.33.

Las flechas (a), nos determina el sentido de circulacin del aire para que el vstago pueda salir y las flechas (b) para que pueda entrar. Por tanto necesitamos como mnimo de una va de presin (1) y otra de escape (3). Ahora bien, para que el vstago salga, se necesitan los sentidos de circulacin (a), lo que se logra uniendo 1 con 2 y 4 con 3. Para que el vstago retorne habr que lograr los sentidos (b) de circulacin, lo que se obtiene uniendo las vas 1 con 4 y 2 con 3. Por tanto se necesita como mnimo de un distribuidor con dos posiciones. En el caso expuesto las dos vas de utilizacin tienen escape comn. Si se pone escape diferente para cada va, se necesita de un distribuidor 5/2, que como se sabe hace la misma funcin que el 4/2. nicamente nos veramos obligados a poner 5 vas en el caso de que la regulacin de velocidad se hiciese independiente para cada carrera y colocando los estranguladores en los escapes. En todos los dems casos es indiferente utilizar 4/2 5/2. El nmero de posiciones ser superior a 2, cuando se necesite parar el cilindro en situaciones intermedias, y los tipos de centros ms utilizados sern (Figura 6.33b):

El centro se utiliza para detener el cilindro en posiciones intermedias. El centro abierto a escape permite mover manualmente el cilindro. El centro abierto a presin permite tener un cilindro que ste avance, dependiendo de la diferencia de secciones de las cmaras y de la carga que transporte. Si en vez de gobernar un cilindro de doble efecto, se gobernase neumticamente una vlvula biestable, que tiene dos tuberas de pilotaje, el resultado obtenido sera el mismo, por lo que se puede concluir, diciendo: Para el gobierno de dos tuberas se necesita como mnimo un distribuir 4/2 5/2. El sistema de regulacin de la velocidad del cilindro, influye cuando se utilizan escapes rpidos para obtener la mxima velocidad en su carrera. As por ejemplo, hemos dicho que para el gobierno de un cilindro de simple efecto se necesita de un distribuidor 3/2, excepto cundo se desea la mxima velocidad en la carrera de retroceso, en cuyo caso no se necesita escape en la vlvula que gobierna el cilindro. Figura 6.34.

3.2 Seleccin del sistema de accionamiento. Al activar una vlvula, demos una orden que puede ser que deseemos que permanezca o desaparezca al cesar la excitacin de la misma.

Cuando deseamos que desaparezca, introduciremos un sistema de muelle (mecnico o neumtico) que retorne la vlvula a la posicin de reposo. Cuando deseamos que la orden permanezca la vlvula no llevar muelle. El mano neumtico se utilizar solamente en mquinas muy simples, que no forman parte de un sistema de produccin integrado o cuando por el tipo de producto, el mando elctrico entrae riesgo de explosin o incendio. En todos los dems casos se utilizar mando elctrico por ser ms barato y ms rpido. 3.3 Determinacin de la capacidad de un distribuidor. Muchas veces la seleccin de un distribuidor se hace en funcin de los racores del mismo, cuando en realidad dos distribuidores de idntica funcin y con los mismos racores de entrada, pueden tener diferentes secciones de paso interior, as como diferente resistencia al paso del fluido. Por tanto, es importante conocer algn factor que no de la capacidad de flujo para unas condiciones determinadas y, adems, disponer de relaciones matemticas, que a travs de dicho factor, nos permitan calcular la capacidad de flujo para otras condiciones. La capacidad de flujo de un distribuidor se determina para el agua, considerando esto como un fluido no viscoso, por lo que aplicando la ecuacin de Bernoulli entre las secciones S1 y S2 de una tubera horizontal, Figura 6.35 se tiene:

Operando:

(1)

Aplicando la ecuacin de continuidad entre las secciones S1 y S2 se tiene:

;

(2)

Introduciendo (2) en (1):

Despejando V1: Llevando V1 a la ecuacin de la continuidad se obtiene:

Expresin que nos dice que el caudal depende de la restriccin, de la cada de presin en la misma y del lquido que por ella circula. En la prctica la constante de restriccin se da bajo un factor Kv, denominado factor de flujo, que se determina experimentalmente, por lo que el caudal de agua de un aparato viene dado por la siguiente expresin:

(3) En ella Q = Umin P = Cada de presin en Kp/cm = Densidad en Kg/dm Por tanto se puede definir el valor Kv de una vlvula, como el caudal de agua ( =1) de la misma en I/min que provoca una cada de presin de 1 Kg/cm. En Amrica se utiliza el factor Cv, de tal forma que:

3.3.1 Factor de flujo de vlvulas en serie y en paralelo Cuando varios elementos se encuentran en serie, el caudal de paso por todos ellos es el mismo y la prdida de presin total es la suma de las prdidas de presin en cada aparato, es decir (Figura 6.36)

SERIE:

Ahora bien, de (3) se obtiene: Por lo que la ecuacin anterior quedara:

(4)

Simplificando:

(5) PARALELO: En este caso el caudal se distribuye de modo que la cada de presin en todos los aparatos es la misma, y el caudal total ser la suma de los caudales que circulan por cada aparato (Figura 6.37)

Que sustituidos por la ecuacin (3) nos queda PARALELO

(6)

3.3.2 Clculo del caudal en funcin del Kv del aparato La Figura 6.38 muestra el comportamiento del flujo del aire en el interior de una tobera al variar la presin de salida en la misma. En ella se observa que si P2 > 05 P1 o P < 05 P1 que la presin Pu en la estriccin decrece respecto de P2 y P1, peo la velocidad en la restriccin no alcanza la velocidad del sonido. En estas condiciones el flujo se denomina subsnico y el caudal de aire viene dado por la siguiente expresin emprica.

(7) Ahora bien, cuando P2 05 P1 o P 05 P1 entonces, la presin en la restriccin, y en una zona cercana a ella y que ser tanto mayor cuanto menor sea P2, disminuye rpidamente. En estas condiciones se alcanza y sobrepasa la velocidad del sonido. Al finalizar esta zona hay una conversin de energa de velocidad, en energa de presin y la velocidad del aire vuelve a ser inferior a la velocidad del sonido. Cuando P2 05 P1 el flujo se denomina supersnico y el caudal de aire viene dado por la siguiente expresin.

(8) En el flujo supersnico, cuando P2 es igual a la presin atmosfrica, la presin en la restriccin es inferior a la atmosfrica. Esta depresin produce un enfriamiento del aire que da lugar a condensaciones, si el aire no est tratado convenientemente. Las unidades en las expresiones (7) y (8) con las siguientes:

De las expresiones (7) y (8) se obtienen las siguientes conclusiones: 1. 2. En el flujo subsnico el caudal de aire de la vlvula aumenta al aumentar la presin de salida y la diferencia entre la presin de entrada y salida. En el flujo supersnico el caudal de aire es independiente de la presin de salida y de la cada de presin, de modo que aumenta al aumentar la presin de entrada.

El grfico de la Figura 6.39 sirve para determinar el Kv o el Qn de una vlvula, en funcin de los parmetros citados. En la parte derecha del diagrama aparece una lnea inclinada que nos determina la separacin entre el flujo subsnico y supersnico. A la izquierda de dicha lnea se encuentran las condiciones de flujo subsnico y a la derecha, las de flujo supersnico, en la que se observa que el Qn depende solamente de P1 y para nada de P. 3.4 Caractersticas de los racores de entrada Las vas se distinguen por el dimetro de la rosca ISO 228 utilizada. Estas roscas se designan mediante la letra G seguida de la medida nominal. La figura 6.49 muestra el perfil de rosca y las dimensiones de las utilizadas normalmente en vlvulas neumticas.

y y y y y y

Qn = caudal del aire en condiciones normales (Nm /h). P = cada de presin en Kp/cm. P1 = presin absoluta de entrada en Kp/cm. P2 = presin absoluta de salida en Kp/cm. n = peso especfico en Kg/m a 20C. T = 273 + t, t = temperatura ambiente en C.

Medida Nominal 1/8 1/4 3/8 1/2' 3/4' 1 1 1/4' 1 1/2' 2

Hilos (por pulgada) 28 19 19 14 14 11 11 11 11

d en mm 9728 13157 16662 20995 26441 33249 41910 47803 59614

d1 en mm 8566 11445 14950 18631 24117 30291 38952 44845 56565

Dimetro exterior del tubo en mm 10 13 17 21 26 33 42 48 60

Peso en mm 0907 1337 1337 1814 1814 2309 2309 2309 2309