válvulas neumáticas y electroneumáticas electrovalvulas.pdf · 157 estilo el estilo refleja la...

154

Válvulas neumáticasy electroneumáticas

Para precisión y control

155

Contenido

� Mandos.� Función.

� Tamaño válvulas.

� Control del clindro.

� Válvula típica.

� Válvulas de asiento.

� Válvulas de corredera.

� Juntas de disco.

� Juntas dinámicas.

� Corredera sin juntas.

� Corredera equilibrada.� Sobreposición corredera.

� Válvulas 5/3.

� Otros diseños de válvulas.� Sensores de presión.

� Válvulas lógicas.

� Reguladores de caudal.

� Válvula de escape rápido.

� Caudal en la válvula.

� Electroválvulas.

� Juntas estáticas.

Pulsar la sección para ir directamente.

� Introducción.

156

Introducción

� Existe un amplio rango de válvulas neumáticas.

� Para ayudar a seleccionar una válvula, estancatalogadas según diferentes categorías.

� Estilo.� Gama.� Principio de diseño.� Tipo de mando.� Función.� Tamaño.� Aplicación.

� Para todas ellas, la función principal es proporcional caudal de aire.

� Desde la función más sencilla consistente en dar aire o cerrar una sola vía, hasta un control proporcional preciso de presión y caudal.

157

Estilo

� El estilo refleja la estética de la gama de válvulas asemejándola al principio de diseño. Ejemplo de ello son Nugget, ISO Stary Super X.

158

Gama

� El gama hace referencia al montaje de la válvula, por ejemplo sub-base, bloque manifold, en línea e isla de válvulas.

159

Diseño

� El diseño hace referencia al principio de operación bajo el cual se ha diseñado la válvula, por ejemplo válvulas de corredera, válvulas de asiento plano (poppet) o válvulas de asiento giratorio (plate).

160

Mandos

� Un mando es elmacanismo que causa el cambio de la válvula.

� Se clasifican en manuales, mecánicos y eléctricos.

Botóngiratorio

Pulsador Pulsadorencastado

Pulsadorseta

Mando yretorno por llave

Interruptor Retornopor llave

Pilotajeeléctrico

Rodillo

Rodilloescamoteable

Pilotajeneumático

LevaPulsadorde emergencia

161

Función de la válvula� La función es la variedad de

posiciones de la válvula.� Las de la figura son 2/2, 3/2,

4/2, 5/2, 3/3, 4/3 y 5/3.� El primer número es el número

de vías (puertos) principales: entradas, salidas y descargas. Se excluyen señales de pilotaje y alimentaciones externas.

� El segundo valor es el número de posiciones (estados).

� Una válvula 3/2 tiene tres vías y dos posiciones, en reposo y actuada.

162

Tamaño de la válvula

� El tamaño hace referencia a la conexión.

� Para diseños similares de válvulas la cantidad de aire a través de la válvula aumenta con el tamaño del puerto.

� De todas formas el puerto por si solo no puede hacer pasar un valor dado de caudal ya que éste depende del diseño interno de la válvula.

� La progresión de puertos es: M5, R 1/8 , R1/4, R3/8 , R1/2, R3/4, R1.

M5R1/8 R1/4

R3/8 R1/2

R3/4R1

163

Aplicación

� Según la función de la válvula tendrá una aplicación u otra.

� Ejemplos de válvulas con funciones específicas son la válvula de escape rápido, la de arranque progresivo/descarga y la de monitorización.

� Ejemplos de válvulasestandar son las válvulas de potencia, las de funciones lógicas, las de control y las de parada de emergencia.

� Una válvula estandarpuede tener diferentes aplicaciones dependiendo de la función para la que ha sido seleccionada en un sistema.

164

Control de un cilindro (válvula 3/2) � Una válvula de 3 vías

proporciona caminos de entrada, salida y escape y es la selección normal para controlar un cilindro simple efecto.

� En posición de reposo, producida por el muelle, la válvula está cerrada.

� En posición actuada, producida por el pulsador, la válvula está abierta.

� El pulsador ha de mantenerse activado para que el cilindro llegue al final de su carrera.

1

2

3

12 10

165

12 10

1

2

3

� Una válvula de 3 vías proporciona caminos de entrada, salida y escape y es la selección normal para controlar un cilindro simple efecto.

� En posición de reposo, producida por el muelle, la válvula está cerrada.

� En posición actuada, producida por el pulsador, la válvula está abierta.

� El pulsador ha de mantenerse activado para que el cilindro llegue al final de su carrera.

Control de un cilindro (válvula 3/2)

166

� Una válvula de 5 vías proporciona una entrada de aire (vía 1) que puede comunicar con dos salidas (vías 2 y 4) cada una con su escape (vías 3 y 5).

� En posición de reposo, producida por el muelle, la vía 1 comunica con 2 y la vía 4 escapa por 5.

� En posición actuada, producida pulsando, la vía 1 conecta con 4 y la 2 escapa por 3.

15 3

1214

4 2


167

1214

15 3

4 2

� Una válvula de 5 vías proporciona una entrada de aire (vía 1) que puede comunicar con dos salidas (vías 2 y 4) cada una con su escape (vías 3 y 5).

� En posición de reposo, producida por el muelle, la vía 1 comunica con 2 y la vía 4 escapa por 5.

� En posición actuada, producida pulsando, la vía 1 conecta con 4 y la 2 escapa por 3.


168

� Componentes de una electro - válvula 5/2 de retorno por muelle (no se muestra la sub-base):

� (1) Solenoide (15mm).� (2) Piston.� (3) Corredera con juntas de disco.� (4) Cuerpo de la válvula.� (5) Muelle de retorno.� (6) Vías alternativas 2, 4.� (7) Indicador de presión.� (8) Control manual.� (9) Conectores eléctricos.

34

5

6

7 8

2

1

9

Válvula típica

169

Válvulas de asiento

170

Válvula de asiento 2/2� Las válvulas de asiento son

de diseño simple y efectivo y utilizadas principalmente con función 2/2 y 3/2.

� Hacen buena estanqueidad y son a menudo una buena elección para cortar la presión de suministro.

� El diseño de la junta favorece una rápida apertura.

� La figura muestra una válvula de asiento 2/2 pilotada por aire.

1 2

12

171

1 2

12

Válvula de asiento 2/2� Las válvulas de asiento son

de diseño simple y efectivo y utilizadas principalmente con función 2/2 y 3/2.

� Hacen buena estanqueidad y son a menudo una buena elección para cortar la presión de suministro.

� El diseño de la junta favorece una rápida apertura.

� La figura muestra una válvula de asiento 2/2 pilotada por aire.

172

Válvula de asiento 3/2� Válvula 3/2 miniatura usada

para generar señales.� La junta es de larga duración

(no sujeta a fricción por deslizamiento).

� La presión de la vía 1 ayuda al muelle a mantener cerrado el asiento.

� La salida 2 se conecta a escape a través del pistón.

� Cuando se actúa el escape cierra y 1 conecta con 2. 1

2

3

173

1

2

3

� Válvula 3/2 miniatura usada para generar señales.

� La junta es de larga duración (no sujeta a fricción por deslizamiento).



� Cuando se actúa el escape cierra y 1 conecta con 2.

Válvula de asiento 3/2

174

1

2

3

Válvula de asiento 3/2� Válvula 3/2 miniatura usada

para generar señales.� La junta es de larga duración

(no sujeta a fricción por deslizamiento).



� Cuando se actúa el escape cierra y 1 conecta con 2.

175

Válvulas de corredera

� El diseño más popular yversatil.

� Disponible en varias funciones: 3/2, 3/3, 5/2, 5/3, etc.

� Totalmente equilibrada.� Amplia gama de estilos,

medidas, mandos y montajes.

� Aptas para un amplio rango de aplicaciones.

176

Tipos de corredera� La corredera tiene una

sucesión de diámetros mayores y menores.

� Los mayores cierran los orificios y los menores conectan las vías de la válvula con la dirección de caudal a controlar.

� El diseño con juntas dinámicas tiene las juntas en la corredera.

� El diseño sin juntas no tiene juntas deslizantes.

� El diseño con juntas estáticas tiene las juntas en el cuerpo de la válvula.

177

Juntas de disco� La junta de disco se ajusta

en un hueco, con el diámetro externo en contacto con el cuerpo de la válvula.

� Cuando hay una diferencia de presión la junta de disco se deforma hacia un lado y hacia arriba paraestanqueizar el espacio entre la corredera y el cuerpo de la válvula.

� Es de perfil delgado para reducir la fricción causada por fuerzas radiales.

178

Válvula de corredera (juntas dinámicas)

� La figura muestra una válvula 5/2 con juntas en la co rredera.� Las juntas se mueven con la corredera, motivo por el cual se

las llama dinámicas.� En posición de reposo la vía 1 conecta con la 2 y la 4 con la 5.� En posición actuada la vía 1 conecta con 4 y la 2 c on la 3.

14 2 35

1

24

5 3

14 12

14 12

179

14 2 35

1

24

5 3

14 12

14 12


� La figura muestra una válvula 5/2 con juntas en la co rredera.� Las juntas se mueven con la corredera, motivo por el cual se

las llama dinámicas.� En posición de reposo la vía 1 conecta con la 2 y la 4 con la 5.� En posición actuada la vía 1 conecta con 4 y la 2 c on la 3.

180

Válvula de corredera (sin juntas)

� Esta válvula 5/2 tiene una corredera y una camisa. El ajuste entre ambas es tan preciso que no necesita ju ntas.

� La minúscula cantidad de aire que pasa por los diáme tros mayores de la corredera actúa de cojinete de aire.

� El resultado es baja fricción y larga duración.

14 2 3514 12

1

24

5 3

14 12

181

1

24

5 3

14 12

14 2 3514 12

Válvula de corredera (sin juntas)

� Esta válvula 5/2 tiene un a corredera y una camisa. El ajuste entre ambas es tan preciso que no necesita ju ntas.

� La minúscula cantidad de aire que pasa por los diáme tros mayores de la corredera actúa de cojinete de aire.

� El resultado es baja fricción y larga duración.

182

Válvula de corredera (juntas estáticas)� Esta válvula 3/2 tiene una corredera que se desliza s in juntas.� Las juntas tóricas quedan apresadas en unas celdillas f ijadas

en el cuerpo de la válvula.� La junta tórica mayor cierra el espacio entre el hueco de la

válvula y las guías.� La junta menor cierra el espacio entre las guías y la corredera.

1

2

3

1012

1

2

3

12 10

183

1

2

3

1012

1

2

3

12 10




184

1

24

5 3

14

1

24

5 3

14 12

12




185

1

24

5 3

14 12

1

24

5 3

14 12




186

Corredera equilibrada� Cuando la presión actúa en

una vía no provoca el movimiento de la corredera.

� Las superficies a izquierda y derecha son iguales y recibirán fuerzas iguales y opuestas.

� Las válvulas de corredera equilibrada tienen muchas aplicaciones ya que se puede aplicar cualquier presión por cualquiera de las 5 vías. Las figuras muestran versiones con una presión o con presión dual.

14 2 3514 12

14 1214 2 35

187

Solapamiento� Muchas válvulas de

corredera se diseñan con un solapamiento positivo.

� Cuando la corredera pasa de estado de reposo a actuada la vía 2 cerrará antes de que la vía 4 abra (o viceversa).

� Si la corredera se mueve lentamente, un solapamiento negativo producirá pérdida de presión durante el cambio y la corredera puede llegar a pararse.

14 2 3514 12

14 2 3514 12

Solapamientopositivo

Solapamientonegativo

188

Válvula de corredera de tres posiciones

� Este tipo de válvula, en estado de reposo, tiene la corredera en una posición intermedia.

� Los espacios entre los émbolos de la corredera determinan la función de la posición central.

� Los tres modelos son: Centros cerrados (TCB). Salidas a escape (CAE).Salidas a presión (CAP).

24

15 3

1

24

5 3

1

24

5 3

189


5/3 con centros cerrados.

5/3 con salidas a escape.

5/3 con salidas a presión.

Corredera de una 5/2.

Estrias identificatorias.

Ejemplos para la gama Super 120

190

Válvula 5/3 con centros cerrados� La corredera cierra las vías en la posición central (d e reposo).� Si la corredera se mueve hacia la derecha, la vía 1 c omunica

con la 4 y la 2 con la 3.� Si la corredera se mueve hacia la izquierda, la vía 1 comunica

con la 2 y la 4 con la 5.

14 2 35

14 12

1

24

5 3

191

14 2 35

14 12

1

24

5 3




192

14 2 35

14 12

1

24

5 3




193

Válvula 5/3 con salidas a escape� La corredera en la posición central mantiene la vía d e entrada de

aire cerrada y conecta las salidas a los escapes.� Corredera a la derecha: la vía 1 comunica con 4 y la 2 con la 3.� Corredera a la izquierda: la vía 1 comunica con 2 y la 4 con la 5.

1

24

5 3

14 2 35

14 12

194

1

24

5 3

14 2 35

14 12



195

1

24

5 3

14 2 35

14 12



196

Válvula 5/3 con salidas a presión� La corredera en posición central conecta la presión de

entrada con las dos salidas.� Corredera a la derecha: 1 comunica con 4 y 2 con 3.� Corredera a la izquierda: 1 comunica con 2 y 4 con 5.

14 2 35

14 12

1

24

5 3

197

14 2 35

14 12

31

24

5



198

14 2 35

14 12

1

24

5 3



199

Otros diseños de válvulas

200

Válvulas sensibles

� Se puede actuar con una fuerza baja.

� En posición normal la leva mantiene cerrado un orificio de purga.

� El piston diferencial recibe presión por el lado menor y también por el mayor a través de una restricción en el propio piston.

� Una fuerza pequeña levantará el asiento permitiendo purgar aire.

1

2

3

� El caudal a través del pistón es menor que el de purga por lo que se pierde presión y el pistón cambia de posición.

� Soltando la leva el pistón retorna.

212 10

13

201

1

2

3

212 10

13

Válvulas sensibles

� Se puede actuar con una fuerza baja.

� En posición normal la leva mantiene cerrado un orificio de purga.

� El piston diferencial recibe presión por el lado menor y también por el mayor a través de una restricción en el propio piston.

� Una fuerza pequeña levantará el asiento permitiendo purgar aire.

� El caudal a través del pistón es menor que el de purga por lo que se pierde presión y el pistón cambia de posición.

� Soltando la leva el pistón retorna.

202

Válvulas de asiento giratorio� No lleva juntas de goma

sintética que se deslizen.� El actuador rotativo (rojo)

asienta plano sobre la base.� La presión de alimentación

actúa sobre el asiento manteniendolo cerrado y también sobre la salida 2.

� Una cavidad en el asiento conecta la vía de salida 4 con el escape 3.

� Al actuar sobre la válvula, el asiento gira y conecta la vía 2 con el escape 3 y la 1 con la 4.

12 3 4

� Versiones 4/2 y 4/3 con posición central cerrada.

� Girando parcialmente la palanca controlaremos el caudal.

2 4

1

2 4

3

1 3

203

12 3 4

2 4

1

2 4

3

1 3

� No lleva juntas de goma sintética que se deslizen.

� El actuador rotativo (rojo) asienta plano sobre la base.

� La presión de alimentación actúa sobre el asiento manteniendolo cerrado y también sobre la salida 2.

� Una cavidad en el asiento conecta la vía de salida 4 con el escape 3.

� Al actuar sobre la válvula, el asiento gira y conecta la vía 2 con el escape 3 y la 1 con la 4.

Válvulas de asiento giratorio

� Versiones 4/2 y 4/3 con posición central cerrada.

� Girando parcialmente la palanca controlaremos el caudal.

204

Presostato (neumático)� Transmisor de señales débiles.� Transmisor de temporizaciones

neumáticas.� Cuando la señal de presión en el

pilotaje 12 alcanza el 50% de la presión de alimentación en la vía 1, el presostato actúa dando una salida fuerte en la vía 2.

� Para temporizaciones a cualquier presión dá ajustes suaves de manera que solo se utilizará la parte lineal de la curva.

13

12 10

1

2

3

12 10

1

2

3

12 10

205

Presostatos

� La presión de alimentación actúa en superficies anulares diferentes manteniendo la corredera hacia la izquierda.

� Una debil o lenta señal de pilotaje en la vía 12 necesita alcanzar solo el 50% de la presión de alimentación para mover la corredera.

� La via 1 se comunica entonces con la via 2.

� Si desaparece la señal la fuerza diferencial hace retornar la corredera.

1 2

3

12

1

2

3

12 10

206

Presostatos

1 2

3

12

1

2

3

12 10� La presión de alimentación

actúa en superficies anulares diferentes manteniendo la corredera hacia la izquierda.

� Una debil o lenta señal de pilotaje en la vía 12 necesita alcanzar solo el 50% de la presión de alimentación para mover la corredera.

� La via 1 se comunica entonces con la via 2.

� Si desaparece la señal la fuerza diferencial hace retornar la corredera.

207

Presostatos (eléctricos)

� Este presostato de valor fijo incorpora un cilindro simple efecto para conmutar los contactos.

� La presión de conmutación es aproximadamente 3 bar y necesita vencer la fuerza del cilindro y de los muelles de los contactos.

� Hay presostatos ajustables.

Fijo

Ajustable

208Válvula selectora de posición(función lógica “O”)

� Entrando señal de presión neumática por cualquiera de las vías 1 tendremos salida de presión por 2.

� El disco de estanqueidad se mueve a través de la válvula para evitar pérdidas de presión.

1

2

1

1

2

1

1 1

2

209Válvula de simultaneidad(función lógica “Y”)

� Una entrada de aire en cualquiera de las vías 1 hará que el pequeño pistón bloquee la señal.

� Si entra aire por las dos, una vía se bloqueará y la otra comunicará con 2.

� Si las presiones no son iguales se bloqueará la vía con menor presión.

1 1

2

1 1

2

1 1

2

1 1

2

1 1

2

Símbolo viejo popular

1 1

2

SímboloISO 1219-1

210

Regulación de caudal

� Utilizando reguladores de caudal se pueden ajustar independientemente las carreras de avance y retroceso del piston.

� La velocidad se regula controlando el caudal de salida.

� El regulador en la cabeza delantera controla la carrera de avance y el de la cabeza posterior la carrera de retorno.

211

Regulador de caudal

� Regulador de caudal unidireccional, montado en línea y ajustable.

� Caudal libre en una dirección.

� Caudal extrangulado regulable en la otra dirección.

212

Regulador de caudal

� Regulador de caudal unidireccional, montado en línea y ajustable.

� Caudal libre en una dirección.

� Caudal extrangulado regulable en la otra dirección.

213

Regulador de caudal tipo Banjo

� Diseñado para conectarse directamente en el puerto del cilindro, haciendo el ajuste adecuado.

� Dos tipos:� Uno para regular el

caudal de salida del cilindro (ver figura).

� Otro para regular el caudal de entrada (no mostrado).

214

Válvula de escape rápido

� En muchas aplicaciones se puede aumentar la velocidad del cilindro hasta un 50% con una válvula de escape rápido.

� Cuando actúa, el aire de la cabeza delantera se evacúa directamente al exterior a través de la válvula.

� La rápida salida de aire disminuye la contrapresión en la cámara delantera. Por tanto la mayor presión diferencial empuja mas rápido el vástago.

215

1

2

� La vía 2 se conecta directamente en la culata del cilindro.

� La vía 1 recibe aire de la válvula de control.

� El aire pasa por la junta de labios hacia el cilindro.

� Cuando la válvula de control cambia, la junta se desplaza a la derecha permitiendo un escape directo al exterior.

� El aire de la cámara evacúa muy rápido para aumentar la velocidad.

1

2


216

1

2

1

2

� La vía 2 se conecta directamente en la culata del cilindro.

� La vía 1 recibe aire de la válvula de control.

� El aire pasa por la junta de labios hacia el cilindro.

� Cuando la válvula de control cambia, la junta se desplaza a la derecha permitiendo un escape directo al exterior.

� El aire de la cámara evacúa muy rápido para aumentar la velocidad.


217

Caudal en la válvula

218

Caudal a través de válvulas� La característica de caudal de una válvula normalmen te se indica

con un factor de caudal, tal como “C”, “b”, “Cv”, “ Kv”. También con el tamaño de los orificios indicado por “A” y “S ” o por unidades de caudal como I/min. y m 3/h.

� Probando la válvula según la norma ISO 6358 se obtiene n valores de “C” (conductancia) y “b” (relación crítica de presi ones).

� Para una presión de alimentación P 1 se busca el valor de P 2 para el cual el caudal es máximo. Se hace el proceso para varias P 1.

� El resultado es una serie de curvas que muestran las características de caudal de la válvula.

P1 P2

219

Caudal en la válvula� A partir de las curvas se puede hallar la relación c rítica de

presiones “b”, que es la relación entre P 2 y P1 para la cual el caudal es sónico. También puede hallarse la conducta ncia “C” en ese punto, que representa el caudal en “dm³/segundo/bar absoluto”.

Presión P 2 manométrica aguas abajo (bar)

Relación crítica de presiones b = 0,15

0 1 2 3 4 5 6 70

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5ConductanciaC= 0,062 dm3/s/bar abs. Solo para la partehorizontal de la curva.

Caudal(dm3/sde airelibre)

P1 es el valor decaudal cero para cada curva.

220

Caudal en la válvula

� Si no se dispone de las curvas pero se conocen los valores “C” y “b” se puede calcular el caudal para cualquier caida de presión con la fórmula:

Q = C P1 1 -1 - b

P2

P1

- b2

Donde:P1 = presión absoluta aguas arriba (bar).P2 = presión absoluta aguas abajo (bar).C = conductancia (dm 3/s/bar abs).b = relación crítica de presiones.Q = caudal (dm 3/s).

221

Ejemplo de cálculo

� Cálculo del caudal a través de una válvula Super 120 alimentada a 8 bar. Se acepta una caída de presión de 1,5 bar. La conductancia y relación crítica de presiones p ara la válvula son C = 4,92 y b = 0,23 .

Q = 4,92 . (8+1) 1 -1 - 0,23

2(6,5+1)

(8+1)- 0,23

Q = 27,45 l/s o 1.647 l/min.

222Guía para el tamaño de válvulas y caudales

� Esta gráfica es una guía para relacionar el caudal con el paso de rosca más adecuado.

� El puerto por si solo es únicamente una vía de paso, el diseño de las válvulas también afectará.

� Los valores de caudal indicados por las líneas vertica les están dados a 6 bar de presión y con una caída de presión de 1 bar.

Tamañoválvula

R1R3/4R1/2R3/8R1/4R1/8M5

100006000425025001250750

250

Caudal (l/min)

223

Presiones y temperaturas� Las presiones de trabajo

para las válvulas generalmente van desde vacío hasta 16 bar.

� La mayoría de aplicaciones no trabajan a más de 10 bar.

� Las electro-válvulas de pilotaje interno pueden trabajar hasta a 1,5 bar. Por debajo de este valor es necesario escoger pilotaje externo.

� La temperatura de trabajo normalmente está limitada por el material de las juntas.

� El rango estandar oscila entre 5 y 80OC de temperatura “ambiente”.

� Para las bobinas, debido a la generación de calor, de 5 a 50OC.

� Para aplicaciones a bajas temperaturas podemos llegar a -20OC, pero hay que secar el aire hasta este valor de punto de rocío para evitar formación de hielo.

224

Filtración y lubricación

� Las válvulas requieren aire limpio y seco, con o sin lubricación.

� Un filtro estandar de 40 µes generalmente suficiente para extraer gotas de agua y partículas sólidas.

� Las válvulas se engrasan cuando se montan, lo que por si solo ya garantiza una larga duración para juntas y cuerpo.

� Si el aire arrastra lubricación extra de un lubricador micro-fog, la duración media serámayor.

� Si secamos el aire a una temperatura de rocío muy baja es necesario lubricar.

� Para temperaturas de trabajo muy altas o bajas es necesario lubricar.

225

Electro-válvulas� Las electro-válvulas son

válvulas de paso electro-neumáticas.

� El estado de la señal eléctrica de entrada controla el estado de la salida neumática.

� Las electro-válvulas son el enlace entre los sistemas de control electrónico y la potencia neumática.

� Diferentes modelos son:Mando directo.Mando pilotado.Proporcional.

226

Electroválvulas de acción directa

� Se utilizan para:Generar y procesar una señal.Control de cilindros simple efecto de diámetro pequeño.

� Montaje en sub-base individual.� Montaje en sub-base múltiple.� Integradas en válvulas mayores

las transforman en válvulas pilotadas electricamente.

� 15, 22, 32 mm. representa el diámetro del solenoide.

Nugget 30

Excel 15

Excel 22

Excel 32

227

Principio de funcionamiento

� La vía 1 de alimentación se mantiene cerrada mediante el muelle que actúa sobre la armadura de doble pistón.

� La vía de salida estáconectada al escape 3.

� Cuando se energiza la bobina, atrae hacia arriba la armadura cerrando el escape 3 y conectando 1 con la salida 2. 12

3

1

2

3

228

12

3

1

2

3

Principio de funcionamiento

� La vía 1 de alimentación se mantiene cerrada mediante el muelle que actúa sobre la armadura de doble pistón.

� La vía de salida estáconectada al escape 3.

� Cuando se energiza la bobina, atrae hacia arriba la armadura cerrando el escape 3 y conectando 1 con la salida 2.

229

Control manual� Para testear la válvula durante

la instalación o el mantenimiento sin energizar la bobina.

� En posición 0 la armadura está en posición normalmente cerrada.

� Al girar la leva con un destornillador hasta la posición 1 se levanta la armadura actuando la válvula.

� Es importante volverla a la posición 0 antes de conectar la máquina.

12

0 1

3

1

2

3

230

0 1

12

3

1

2

3

Control manual� Para testear la válvula durante

la instalación o el mantenimiento sin energizar la bobina.

� En posición 0 la armadura está en posición normalmente cerrada.

� Al girar la leva con un destornillador hasta la posición 1 se levanta la armadura actuando la válvula.

� Es importante volverla a la posición 0 antes de conectar la máquina.

231

Electroválvulas de acción directa� Diseñadas buscando el

equilibrio entre el caudal (diámetro de paso) y la potencia eléctrica consumida.

� A mayor caudal, mayor orificio de paso.

� A mayor diámetro de paso, mas fuerte es el muelle.

� Cuanto mas fuerte es el muelle mayor ha de ser la potencia del campo magnético.

� A mayor campo magnético, mayor consumo de potencia eléctrica.

� Este diseño de válvula es ideal cuando se desea un bajo consumo eléctrico para conectar directamente al PLC o a otros dispositivos electrónicos.

� Gama con amplia relación entre diámetros de paso y potencia eléctrica.

� Diseño para utilizar sola o integrada en válvulas mayores.

232

Conectores� Para poder escoger

diferentes orientaciones de conexión, la bobina puede orientarse en diferentes posiciones a 90 O y el conector en diferentes posiciones a 180 O.

233

Intercambio de bobinas� Una electroválvula se

diseña para trabajar con A.C. y C.C.

� Se puede poner o cambiar una bobina de cualquier tensión A.C. o C.C. de la misma potencia.

� Importante . No pueden intercambiarse bobinas de bajo y alto consumo. El diámetro del orificio y la resistencia del muelle van ligados al consumo de la bobina.

12V CC24V CC24V 50/60 Hz48V 50/60 Hz110/120V 50/60 Hz220/240V 50/60 Hz

� 100% E.D. La bobina puede excitarse continuamnte.

234

Relación entre caudal y consumo eléctrico� Para ayudar a identificar el

cuerpo de la electroválvula se marca el diámetro del orificio (ver gigura).

� 12V CC.24V CC.24V 50/60 Hz48V 50/60 Hz110/120V 50/60 Hz220/240V 50/60 Hz

� 2W = 1,0 mm. (diámetro del orificio).6W = 1,6 mm. (diámetro del orificio).8VA = 1.6mm. (diámetro del orificio).

1.6

0 1

1.6

235

Bobinas C.C.� Cuando se actúa sobre una bobina

C.C., se desarrolla aproximadamente el 85% de la potencia antes de que la armadura se mueva.

� Se necesita poca potencia para mantenerla. El resto se transforma en calor.

� Las bobinas con circuito ahorrador de consumo detectan el movimiento de la armadura y cortan en nivel de consumo.

� Las fuentes de alimentación pueden ser mas pequeñas y trabajar a temperaturas menores.

W

W

Tiempo (ms)

Tiempo (ms)

Armadura desexcitada

Arnadura excitada

236

Bobinas A.C. (potencia de entrada)

� Para las bobinas A.C. se dan dos valores de potencia, p.ej. 4/2,5 VA.

� 4 VA es la potencia de entrada, que permanece unos milisegundos mientras se mueve la armadura.

� 2,5 VA es la potencia de consumo para mantenerla.

Tiempo (ms)

VA

237

Potencia de entrada� Una bobina A.C. tiene una

impedancia que es principalmente una combinación de resistencia y reactancia inductiva, por lo que la resistencia sóla es menor que la de una bobina C.C. de potencia equivalente.

� La reactancia inductiva serámenor antes de que la armadura se mueva porque el circuito magnético es incompleto y de menor eficiencia.

� Al inicio de la excitación circulará una corriente elevada hasta que la armadura se mueva, entonces el circuito magnético se completa y una impedancia mayor controla la potencia requerida.

� Si se actúa sobre varias bobinas A.C. al mismo tiempo hay que asegurar que la fuente de alimentación sea suficiente.

238

Bobinas sin supresión� Cuando la bobina se

desexcita, la caída del campo magnético induce una corriente que intenta mantener la bobina excitada. Esto implica una elevada tensión negativa en el contacto.

� Si se utiliza un interruptor tipo Reed, una serie de arcos soldaran los contactos.

� Si se utiliza un sensor de estado sólido el semiconductor se destruirá.

N S

+24 V

O V

P N P

+24 V O V

-1000V

-1000V

239

Supresión� Si los extremos de la bobina

estuvieran conectados en el momento de desexcitarla, la corriente inducida circularia alrededor de la bobina a baja tensión, anulándose en aproximadamente 200 ms.

� En C.C. esto se consigue automáticamente colocando un diodo.

� El diodo permite el paso de corriente en una sola dirección y soslo necesita 1,5 V.

N S

+24 V O V

P N P+24 V O V

240

Resistencia dependiente de la tensión� Para bobinas en A.C. un

diodo se cortocircuitaria.� Se conecta una VDR que

trabaja con A.C. y C.C.� Cuando la tensión en los

extremos de la VDR es inferior a un valor umbral, una resistencia elevada evita que circule corriente.

� Para tensiones superiores al valor umbral la resistencia es baja permitiendo el paso de corriente.

� La corriente se bloquea cuando la bobina se excita ya que la tensión umbral es mayor que la de trabajo.

� Al desexcitar, la tensión inducida es mayor que la umbral y circula corriente por la VDR y la bobina hasta que caiga la tensión.

AC/CC

VDR

241

Indicador de consumo� Es útil tener una indicación

visual del estado de la bobina para comprobación y detección de fallos.

� Puede incluirse en el conector en forma de LED o de lámpara neon.

� A posteriori, se puede cambiar la junta standard entre bobina y conector por una LEG (junta emisora de luz).

� Supresión por diodos Zener.

R

LED Coil

Zenner

Rectifier

LED

242

Bobinas antideflagrantes� Para usar en ambientes de

riesgo, p.ej. por gases explosivos o suciedad, donde las chispas podrían generar una explosión.

� Cumplen con EN50014 y EN50028.

� Clasificación según EEx m ll T6 y EEx m ll T4.

� Se adaptan en las válvulas con un solenoide standard de 22 mm.

243

Montajes

244

Montajes� Válvula delgada, compacta y

ligera, práctica para instalar muchas.

� Caudal elevado.� Varias opciones de montaje:

� Sub-base individual con conexiones laterales o inferiores.

� Manifolds de longitud fija.� Sub-base modular apilable.� Isla de válvulas.� Isla de válvulas con Fieldbus.

Manifold de longitud fija de 6 estacionescon simple y doble bobina.

245

Sub-bases� Sub-base individual con

conexiones laterales, salidas en la base o en el cuerpo de la válvula.

� Sub-base individual con conexiones inferiores, salidas en la base o en el cuerpo de la válvula.

� Manifold de longitud fija con 1, 2, 4, 6, 8, 10 y 12 estaciones. salidas en el cuerpo de la válvula.

� Todas con la posibilidad de juntas para presión de alimentación en la válvula individual o dual.

246

Sub-bases modulares� Sub-bases modulares

apilables.� Salidas en el lateral de la

sub-base o en el cuerpo de la válvula.

� Opciones de 1, 2, 3, 4 y 5 presiones de alimentación, o presión dual en la válvula.

� Válvulas 5/2 y 5/3.� Pilotaje interno integrado.� Conexiones para el pilotaje

externo en el manifold.� Escape del pilotaje

practicado en el manifold.

247

Isla de válvulas� Con todas las ventajas del

sistema modular mas bobinas precableadas a un conector multipolo.

� Lámparas indicadoras para cada bobina.

� Supresión incluida.� Con diagnóstico de la

posición de la armadura.� Ahorro de consumo cuando la

bobina se ha excitado.� Conector redondo con IP65,

sub-conector D con IP40 o caja de conexiones.

Isla de válvulas con conector multipoloredondo para las bobinas.

248

Isla de válvulas con Fielbus.

� Isla de válvulas con bobinas precableadas a un módulo interface Fielbus a escoger.

� Hasta 16 bobinas.� Sistemas abiertos:

� Device-Net.� Interbus-S.� Profibus FMS.� Profibus DP.� AS-Interface.

� Sistemas cerrados:� Sysmac (Omron).� JETWay-R (Jetter).

POWER

RUNNING

ANYBUSREMOTE VALVE DRIVER

249

Pilotaje de la electroválvula

� Pilotaje interno y escape canalizados en el cuerpo d e la válvula para conexión en sub-base.

� La armadura deja pasar el aire de pilotaje para mover l a corredera.

250

� Pilotaje interno y escape canalizados en el cuerpo d e la válvula para conexión en sub-base.

� La armadura deja pasar el aire de pilotaje para mover l a corredera.

Pilotaje de la electroválvula

251

Juntas planas entre válvula y base

1 2 345

Alimentacióndel pilotaje 14

Escape delpilotaje 14

Escape delpilotaje 12

Alimentacióndel pilotaje 12

� La figura muestra, desde debajo de la electroválvula, las alimentaciones y los escapes de los pilotajes.

� Escogiendo la junta adecuada la electroválvula recibe alimentación individual o dual.

� Hay juntas para electroválvulas de pilotaje externo cuando la presión de alimentación es insuficiente.

Hole for gasket location peg

252

Juntas planas - Funciones

� Para sub-bases individuales y manifolds.

� Pilotaje interno (junta gris tipo Y). El aire de la vía 1 se canaliza a ambos pilotajes de las bobinas.

� Presión dual (junta amarilla tipo Z). El aire de la vía 5 se canaliza a ambos pilotajes de las bobinas. Para válvulas con presión dual.

1 2 345

1 2 345

253

Juntas planas - Funciones

� Para sub-bases modulares.� Pilotaje interno (junta negra

tipo W). El aire de la vía 1 se canaliza a ambos pilotajes de las bobinas.

� Pilotaje externo (junta roja tipo X). El aire de una de las vías de pilotaje externo se canaliza a ambos pilotajes de las bobinas.

1 2 345

1 2 345

254

Variantes de montaje

� La presión dual de la conexión 5 entra por ambas vías 3 y 5. El cilindro puede así salir y entrar a diferentes presiones.

� La vía 1 se usa como escape común.

� En sub-bases individuales y manifolds de longitud fija la junta amarilla conduce el aire de la vía 5 a los pilotajes de las bobinas.

1

24

5 3

14 12

255

� Para aplicaciones con presion dual en que la presión es insuficiente para actuar la válvula se utilizan pilotajes externos.

� Es el funcionamiento normal para sub-bases modulares y sub-base individual.

� Para manifolds de longitud fija hay bloques especiales para pilotajes externos independientes (ver siguiente diapositiva).

1

24

5 3

14 12

Variantes de montaje

256

Pilotaje externo

� Pilotaje externo independiente para bloques manifolds .� La conexión interna de la junta está bloqueada.

257

Aplicaciones

258

Función lógica “Y”� Para realizar el avance del

cilindro hay que pulsar el botón y dar corriente a la electro-válvula.

� Soltando cualquiera de las válvulas el cilindro retrocede.

� Aplicación ejemplo: corte por sierra. Un interruptor acciona el motor de la sierra y la electro-válvula. Hasta que no pulsamos, la sierra no avanza.

259Control con electroválvula de doble bobina

� Aplicación ejemplo: pulverización contínua mediante cilindro sin vástago y detectores magnéticos. Reducción de espacio. Menos componentes neumáticos.

260Control electroneumático temporizado

� Aplicación ejemplo: un cilindro empuja botellas temporizando el tiempo de llenado, o el de colocación del contenedor.

261Control con electroválvula de simple bobina

� Aplicación ejemplo: cilindro pulidor, rascador…de piezas apiladas.

262

Fin electroválvulas

válvulas neumáticas y electroneumáticas electrovalvulas.pdf · 157 estilo el estilo refleja la...

Documents