Válvulas de control de presión

Válvulas limitadoras y reductoras de presión

Las válvulas limitadoras y reductoras de presión controlan y regulan la presión en un sistema hidráulico y en circuitos parciales.

Válvulas limitadoras de presión

Válvulas limitadoras de presión: su función es ajustar y limitar la presión en un sistema hidráulico; actúan sobre la presión de mando (entrada P) de la válvula.

Válvula reductora o reguladora de presión

Válvula reductora o reguladora de presión: reducen la presión de salida; la presión de entrada suele ser más elevada y variable. Actúan sobre la presión de mando en salida de la válvula.

1. Válvulas limitadoras de presión (detalles)

Pueden ser válvulas de asiento o de corredera. En posición normal actúa un muelle que presiona un elemento de cierre sobre la conexión de entrada, o que desplaza una corredera sobre la conexión con el depósito.

Funcionamiento:

  • La presión de entrada actúa sobre la superficie del elemento de cierre de la válvula y genera la fuerza F = P1 · A1.
  • La fuerza del muelle puede regularse. Si la fuerza de la presión de entrada supera la fuerza del muelle, la válvula empieza a abrir y una parte del caudal fluye hacia el depósito.
  • Si la presión de entrada sigue subiendo, la válvula continúa abriendo hasta que todo el caudal fluya hacia el depósito.
  • Una válvula sin amortiguación cerraría bruscamente, lo que podría producir picos de presión.

2. Válvula de seguridad

Válvula de seguridad: está montada sobre la bomba para protegerla contra sobrecargas. La válvula está ajustada a la presión máxima de la bomba y solo abre cuando se alcanza dicha presión.

Funcionamiento: cada vez que un cilindro llega al final de su recorrido aumenta la presión y la válvula de seguridad se abre para descargar el aceite que sale de la bomba, repitiéndose este proceso hasta que vuelva a funcionar algún actuador del sistema hidráulico.

Ejemplo: una válvula de seguridad tarada a 60 bar puede empezar a abrirse ligeramente cuando se llega a 45 bar; a medida que aumenta la presión (50–55 bar) se va abriendo más, comprimiendo el muelle que se opone a la apertura y dejando pasar mayor porcentaje de caudal. A 60 bar está completamente abierta, dejando pasar todo el caudal proveniente de la bomba.

Si se desea reducir el margen de presiones en la apertura de la válvula de seguridad, se puede recurrir a una válvula preaccionada o de dos etapas.

3. Válvula de freno

Válvula de freno: evita picos de presión que pueden surgir por fuerzas de inercia de masas cuando cierra repentinamente la válvula de vías. Su función principal es evitar la sobrepresión.

Ejemplo: un vagón con inercia puede crear una sobrepresión elevada; la válvula de freno evita la inercia excesiva en el sistema. En caso de depresión en parada media con carga, si colocamos una válvula antirretorno con salida a tanque evitaremos la cavitación, ya que se pueden formar burbujas de aire por una depresión grande (posible cavitación por aspiración de aire).

4. Válvula de contrapresión

Válvula de contrapresión: estas válvulas actúan contra la inercia de las masas oponiéndoles una carga. La válvula debe tener compensación de presiones y la conexión del dispositivo debe soportar una carga.

Se encargan de controlar las velocidades de bajada de los accionamientos. Si la presión de mando aumenta en X, disminuye el valor de limitación de presión ajustado. Una válvula antirretorno puede hacer circular la VLP de T a P. También sirven para evitar una presión excesiva en el frenado del motor.

5. Válvula secuencial

Válvula secuencial: abre el paso al fluido cuando se alcanza el umbral de pilotaje. Las VLP solo pueden ser utilizadas como válvulas secuenciales si disponen, además, de drenaje a tanque, porque la vía de salida de la válvula puede estar sometida a presión (a diferencia de la válvula de seguridad, cuya salida siempre va conectada al tanque sin presión).

El aceite entra al primer cilindro y cuando alcanza la presión tarada de la válvula, esta se abre y da paso al otro cilindro (el aceite no va a tanque). Diferencia: el aceite no va a tanque, sino directamente al otro cilindro; las válvulas limitadoras tienen un agujero al tanque para vaciar el muelle (drenaje).

6. Válvula de descarga (pilotaje externo)

Válvula de descarga (pilotaje externo): abre el paso cuando se alcanza el umbral de pilotaje en el punto donde esté conectada. Tarada a 30 bar, por ejemplo, para trabajar a una velocidad constante, la válvula de descarga hace que si se crea una presión mayor a 30 bar todo el aceite sobrante vaya a tanque sin presión. Su función es mantener una presión determinada y, al alcanzarla, descargar a tanque.

7. Válvula de carga y descarga de acumuladores

Válvula de carga y descarga de acumuladores: diseñada específicamente para controlar circuitos con acumuladores. Es parecida a la válvula de descarga, pero posee doble pilotaje (causante de una diferencia de presión entre la apertura y el cierre).

Se utiliza para limitar la presión máxima y poner a descarga la bomba. Está formada por una válvula de seguridad pilotada, una válvula antirretorno y un pistón accionado hidráulicamente.

Funcionamiento: la presión entra por P a través del antirretorno hasta llegar al acumulador; una vez lleno el acumulador, la presión va directamente a la válvula de descarga. El antirretorno se coloca para evitar que se escape la presión del acumulador.

8. Válvulas reductoras de presión (detalles)

Válvulas reductoras de presión: reducen la presión de entrada hasta alcanzar el valor de una presión de salida previamente ajustada. Cumplen su función cuando el sistema hidráulico trabaja con diversas presiones: entra una presión y sale otra, para poder trabajar a presiones diferentes.

Funcionamiento: cuanto más se comprime el muelle, más caudal pasará, ya que la válvula se adapta a la demanda de presión del cilindro; cuando la presión sobrepasa la que demanda el cilindro, se genera presión en el émbolo y se abre el paso a tanque.

Válvulas de vías

Las válvulas de vías son elementos constructivos que modifican, abren o cierran los pasos del flujo en sistemas hidráulicos. Permiten controlar la dirección del movimiento y la parada de los elementos de trabajo.

1. Válvula de 2/2 vías

Posición normal: paso de P hacia A bloqueado. Posición conmutada: paso de P hacia A abierto.

2. Válvula de 4/3 vías

La estructura es sencilla si son válvulas de corredera; en cambio, las válvulas de asiento presentan una estructura más complicada.

Aplicaciones: accionamiento de cilindros de doble efecto o de motores (parada, giro a derecha, giro a izquierda).

Tipos de posición intermedia:

  • Posición intermedia (circuito de la bomba).
  • Posición intermedia (bloqueada).
  • Posición intermedia (H).
  • Posición intermedia (descarga de los conductos de trabajo).
  • Posición intermedia (circulación).

Válvulas de cierre

1. Válvula antirretorno

Válvula antirretorno: las válvulas de cierre bloquean el caudal en un sentido y permiten el flujo en el sentido contrario. Se clasifican en: válvulas antirretorno (con o sin muelle) y válvulas antirretorno bloqueables/desbloqueables.

2. Válvula antirretorno desbloqueable

Válvula antirretorno desbloqueable: permiten abrir un paso cerrado separando el cono de su asiento.

Funcionamiento: paso abierto de A hacia B; paso bloqueado de B hacia A. La válvula antirretorno desbloqueable solo vuelve a cerrar si el aceite puede fluir nuevamente desde la conexión de trabajo hacia el depósito.

3. Válvula antirretorno doble desbloqueable

Válvula antirretorno doble, desbloqueable: permite posicionar correctamente una carga mediante un cilindro incluso con fuga interna; por el contrario, no es adecuada si el cilindro es colgante o si tiene un vástago continuo.

Válvulas de control de caudal

Se utilizan para disminuir la velocidad de un cilindro o las revoluciones de un motor.

Clasificación: válvulas de control de caudal (estrangulamiento o diafragma, en función de la carga; Q parcial = variable) y válvulas reguladoras de caudal (independientes de la carga; Q parcial = constante, mantienen la velocidad).

1. Válvula de estrangulamiento y válvulas de diafragma

Ofrecen resistencia al flujo. Actúan en función de la carga, por lo que no son adecuadas para mantener un caudal volumétrico constante si la carga varía.

2. Válvula de estrangulamiento y antirretorno

Es un regulador de caudal unidireccional compuesto por una válvula de estrangulamiento y una válvula antirretorno. Permiten regular el tramo de estrangulamiento.

3. Válvula reguladora de caudal (compensada en presión)

Controla la relación entre la diferencia de presiones Δp y el caudal volumétrico Q. Obstaculiza el paso de fluido y se genera un balance de presión. Llevan un elemento de estrangulación ajustable y un estrangulamiento regulador.

4. Válvula divisora de caudal

Válvula divisora de caudal: suministra aceite a dos actuadores iguales, de forma que los caudales sean iguales y ambos actuadores se muevan al mismo ritmo independientemente de las cargas que soporten. Su función es partir el caudal en dos mitades y estrangular para que suban al mismo tiempo dos cilindros con diferentes pesos (balance de presión).

Acumulador hidráulico

Acumulador hidráulico: depósitos auxiliares de fluido que sirven como reserva de energía para su uso a lo largo de un ciclo de trabajo del circuito.

Funciones:

  • Compensación de fugas.
  • Amortiguación de los golpes de presión en un circuito.
  • Suministro de presión en caso de corte de energía.
  • Compensación de la pulsación de la bomba.

Tipos: de peso, de muelle y de gas.