Válvula distribuidora corredera 4/2.

Este tipo de válvula, la distribuidora 4/2, permite el paso del fluido en ambas direcciones.En su estado de reposo el fluido circulará de P hacia A, obstruyendo el paso de P hacia B. Como se puede observar, también permite el paso de B hacia T.

En este otro gráfico, observamos que accionando el pulsador el paso por las vías se intercambian, dejando el paso de A hacia T, y el paso de P hacia B.

Como siempre, la válvula pasará a su estado natural de reposo si dejamos de accionar el pulsador. Existen otros tipos de accionamiento, es decir, no es exclusivo de éstas válvulas que estamos tratando aquí el que lleven un pulsador. Solamente estamos explicando algunos ejemplos del funcionamiento general de las válvulas.

Válvula distribuidora corredera 5/2.

Este tipo de válvula es un poco complicado de entender sin la ayuda de un dibujo. Se suelen utilizar para gobernar otros mandos aparte.Como podemos ver en el gráfico, la vía T esta cerrada. Deja paso de P hacia B, y de A hacia R. Además lleva un drenaje, trazo amarillo. Este sería su estado de reposo.

En este otro gráfico, observamos la misma válvula accionada por el pulsador. Si soltamos el pulsador, el muelle o resorte llevará al émbolo a su estado de reposo.Con la válvula en su estado de accionamiento, deja la vía R cerrada, el fluido circulará de P hacia A, y de B hacia T. Esto sucede así porque se supone que el fluido que retorna de un cilindro sigue el paso de éstas vías para accionar otros mandos.

Válvulas de presión.

Las válvulas de presión tienen varias funciones, por este motivo reciben distintas denominaciones:

1. Limitadoras. A este tipo de válvula también se la conoce como válvula de seguridad, porque cuando se supera la presión se ponen a descargar.

2. Reductoras. Reciben este nombre las válvulas que reducen o limitan la presión. Es posible que el circuito tenga una presión superior a la necesaria para hacer funcionar un componente en particular del circuito, en este caso se usaría una válvula reductora de presión.

3. Secuenciadora. Como su nombre indica se utilizan para secuenciar componentes hidráulicos. Por ejemplo, podemos tener la necesidad de alimentar a dos cilindros a la vez, pero nos puede llegar a interesar que uno de los cilindros actúe antes que el otro, entonces usariamos válvulas secuenciadoras, de esta manera lograriamos desfasar un cilindro respecto al otro.

4. Equilibradas. Estas válvulas también se pueden conocer como válvulas de descarga. Este tipo de válvula crean una resistencia para mantener una carga. Por ejemplo, si alimentamos a un cilindro ubicado en vertical y deseamos evitar que pierda la fuerza o presión (caso típico de las prensas), usariamos una válvula de equilibrio, de otro modo, el cilindro bajaría pudiendo lesionar al operario. Es una forma de controlar a la fuerza de la gravedad que hace que las cosas se caigan, por ejemplo el vástago del cilindro.

5. Frenado. Este tipo de válvula se emplea principalmente para el retorno de los motores hidráulicos, porque evitan un exceso de velocidad cuando el eje del motor recibe una sobrecarga, y también evitan que halla demasiada presión cuando se detiene la carga o se desacelera.

Símbolos de válvulas de presión.

Símbolo de una válvula reductora. Símbolo general.

Símbolo de una válvula reductora en un solo sentido.

Símbolo de una válvula reductora-diferencial, actúa como diferencial de las presiones de 1 y 2.

Símbolo de una válvula limitadora. Símbolo general.

Símbolo de una válvula limitadora con regulación de descarga.

Símbolo de una válvula secuencial con regulación.

Símbolo de una válvula equilibrada.

Accionamientos de válvulas de presión.

El accionamiento de este tipo de válvulas puede ser de forma directa o indirecta. pero dependerá mucho de que tipo de válvula de presión estemos tratando para que sea un accionamiento directo o indirecto. Lo lógico es que una válvula secuencial sea de accionamiento manual, porque necesita una calibración que solamente el técnico conoce. Pero una válvula de equilibrado puede ser accionada por electroiman, en definitiva, solo necesitamos tener sentido común para saber como se accionan éstas válvulas. No vamos a colocar aquí la simbología de accionamiento porque ya tenemos varias páginas que lo explican y no queremos ser redundantes.Lo que si vamos a hacer es dejar algunos ejemplos gráficos de algunas válvulas de presión, aunque no estan todas, nos podemos hacer una idea de en que consiste eso de regular, limitar, secuenciar o equilibrar la presión.

Ejemplo de válvula limitadora con regulación interna.

Ejemplo de válvula secuenciadora con regulación externa, por X.

Ejemplo de válvula reguladora de 2 vías.

Ejemplo de válvula reguladora de 3 vías.

Válvulas antirretorno.

También llamadas válvulas de cierre. La función de éstas válvulas es la de permitir la circulación de fluido en un sentido y de cerrar el paso del fluido en sentido contrario. El funcionamiento de estas válvulas puede llegar a ser bastante complejo, dependiendo si están pilotadas o no. El pilotaje se realiza mediante presión en una de las entradas, por donde el fluido pasa y presiona un pequeño pistón denominado pistón de mando. Dicho pistón de mando deja pasar u obstruye la libre circulación del fluido, dependerán del diseño de la válvula.Sabiendo esto, podemos clasificar las válvulas de cierre o antirretorno de la siguiente manera:

1. Antirretorno simple. Estas válvulas son las típicas que dejan pasar el fluido en un sentido, pero impiden el paso en el sentido contrario. El cierre lo realiza un cono o una bola. Se montan verticalmente para el propio peso facilite la obstrucción.2. Antirretorno con muelle. Son idénticas a las anteriores, pero se les añade un muelle.3. Antirretorno pilotado sin drenaje. Son válvulas de seguridad contra pérdidas de fluido y rupturas de mangueras. En este tipo de válvula el fluido si puede circular en sentido contrario, para ello el pistón de mando (pilotaje) debe recibir cierta cantidad de presión.4. Antirretorno pilotado con drenaje. El funcionamiento y la funcionalidad es la misma que la explicada en la válvula anterior. La única diferencia estriba en que dispone de un drenaje adicional.5. De prellenado. Son usadas para el prellenado de grandes cilindros y se cierran cuando se alcanza cierta cantidad de presión.6. Doble antirretorno. Estas válvulas son usadas para cerrar el paso durante largo tiempo a otros consumidores de la misma instalación.

El dibujo representa a una válvula antirretorno simple con muelle. Como se puede observar, la obstrucción se realiza con un cono (1) que asienta perfectamente en un asiento (2), y que recibe la presión del muelle (3). En rojo están representadas las bolas de retención que impiden el desplazamiento del cono y del muelle.

La simbología perteneciente a este tipo de válvulas la podéis encontrar en la sección de simbología.

Válvulas de flujo.

Cuando deseamos regular y controlar la velocidad de un actuador hidráulico usamos una válvula de flujo. Los actuadores hidráulicos dependen exclusivamente de la cantidad de fluido, así que utilizando una válvula de flujo podemos manipular el tiempo de llenado o vaciado del actuador.

Las válvulas de flujo se pueden clasificar de la siguiente manera:

1. Estranguladoras. En este tipo de válvula, la presión es fundamental. pues dependen de ella para realizar su función.

2. Reguladoras. No dependen de la presión, sino del caudal.

Tanto en las válvulas estranguladoras como en las válvulas reguladoras, se pueden fabricar de tal modo que la viscosidad del fluido sea determinante o no.

La regulación de un actuador se puede realizar de dos formas diferentes, cada una de ellas tiene sus ventajas e inconvenientes:

Regulando en la entrada del actuador. Se emplea para elevación de cargas. La válvula se dispone entre la bomba y el actuador, regulando de esta forma la cantidad de fluido que entra. La válvula reguladora lleva en paralelo otra válvula limitadora para poder desviar el fluido que no entra en el actuador. Como ventaja reseñaré que no multiplica las presiones en el actuador. Como inconvenientes diremos que el fluido sobrante tiene presión y es dirigido al tanque, lo que hace perder energía útil. También dieremos que el fluido se calienta más y que es posible que la carga sufra algúna aceleración o desaceleración.

Regulando a la salida del actuador. En este caso lo que controlamos es la salida del fluido del actuador. Como en el caso anterior, también se coloca una válvula limitadora en paralelo para el mismo fin. La ventaja es que al retener el fluido de salida del actuador, no es posible una aceleración o desaceleración de la carga, es decir, lo contrario que en la regulación de la entrada. Como inconvenientes diremos que el calentamiento del fluido es importante, y que si existe multiplicación o aumento de presión en el actuador. Este método es utilizado para controlar las cargas en su descenso y en máquinas con trabajos discontinuos.

Bombas hidráulicas

Al contrario de lo que muchos piensan, las bombas hidráulicas no son capaces de generar una presión, solamente suministran un caudal, lo más constante posible, al circuito. La presión aparece cuando el caudal suministrado por la bomba tiene que vencer algún tipo de resistencia. Lo que sí es cierto, es que la bomba hidráulica tiene que ser capaz de trabajar a presiones altas u óptimas. La bomba aspira el fluido que le llega (retorno) del circuito a una presión y tiene que trabajar con esa presión, pero no genera dicha presión.Las bombas hidráulicas pueden ser puestas en servicio de forma manual o con un motor

eléctrico, generalmente trifásico, aunque también podemos encontrarnos motores de corriente continua. Asimismo, también se pueden hacer funcionar las bombas hidráulicas con motores de combustión fósil, ya sean de gasolina o gas-oil, esto lo encontraremos principalmente en zonas rurales para extraer el agua de los pozos principalmente o en los vehículos de bomberos para las inundaciones, por poner dos ejemplos. En los casos industriales, que es lo que en esta web nos ocupa, solo veremos que son accionadas las bombas hidráulicas con motores eléctricos, por una cuestión de economía.

Consideraciones técnicas de las bombas hidráulicas

En las bombas hidráulicas tenemos que tener en cuenta ciertos valores técnicos y otras consideraciones para la correcta elección de la bomba:

1. Cilindrada. Su expresión es en cm3/r, donde r son las revoluciones.La cilindrada es el volumen de fluido desplazado según la rotación completa del eje de la bomba.2. Rendimiento volumétrico. Nunca es del 100%, por dos causas, el rendimiento total y la presión.El rendimiento volumétrico es la relación existente entre el caudal efectivo y el teórico.3. Caudal. Se expresa en litros/minutos, y su fórmula teórica es:

4. Cavitación. Es un fenómeno físico que se produce cuando el fluido tiene dificultad de ser aspirado por la bomba, por lo cual, se pierde presión, dando lugar a burbujas en el propio fluido. Las burbujas estan constituidas por los vapores del propio fluido. Este fenómeno tiene consecuencias perniciosas para la propia bomba, ya que al pasar las burbujas de la zona de aspiración a la zona de impulsión, las propias burbujas explotan pudiendo arrancar micropartículas de la bomba. Hay que tener en cuenta, que las burbujas al entrar en la zona de impulsión se encuentran bajo presiones elevadas y con temperatura. Una burbuja con temperatura de 100°C puede alcanzar los 500°C si se le añade una presión y se le comprime.Existen varias causas para que se produzca el fenómeno de la cavitación. Entre ellas destacan la suciedad en el filtro de aspiración de la bomba, la poca cantidad de fluido, obstrucción de la tuberia de aspiración, demasiada velocidad de aspiración, baja temperatura del fluido, el orificio de aireación este taponado, etc.

Tipos de bombas hidráulicas.

Existen muchas clases de bombas hidráulicas, pero al ser esta una web puramente industrial, nos referiremos únicamente a las de uso industrial y dentro de ellas a las más utilizadas.Dependiendo de como sea impulsado el fluido las bombas pueden ser:

1. Volumétricas. Tienen pocas fugas y su rendimiento es elevado. En este tipo de bomba el volumen del fluido se ve disminuido. El caudal que producen se ve poco alterado por la presión, por lo cual, se puede llegar a controlar la velocidad de los actuadores incluso con cargas variables.

2. No volumétricas. Son las bombas que impulsan el fluido con ayuda de unas palas o paletas, generalmente. En la aspiración el fluido recoge la energía cinética producida por el giro de las palas y se transforma en caudal al ser impulsado hacia fuera de la bomba. En definitiva, es una transformación de energía cinética en presión.

Símbolos de bombas hidráulicas.

Símbolo de una bomba hidráulica de accionamiento manual.

Símbolo de una bomba con caudal constante. Un sentido de giro.

Símbolo de una bomba con caudal variable. Un sentido de giro.

Símbolo de una bomba con caudal constante. Dos sentidos de giro.

Símbolo de una bomba con caudal variable. Dos sentidos de giro.

Símbolo de dos bombas en paralelo. Un sentido de giro.

Símbolo de una bomba con regulación de caudal. Un sentido de giro.

Símbolo de una bomba de paletas variable. Un sentido de giro.

Clasificación de bombas hidráulicas.

Podemos realizar una clasificación de las bombas hidráulicas por su tipo de construcción:

1. Bombas de engranajes.-De engranajes externos.-De engranajes internos.-De engranajes múltiples.-De tornillo.

2. Bombas de paletas.-De construcción equilibrada.-De caudal variable.

3. Bombas de pistones.-Bombas de pistones en línea.-Bombas de pistones radiales.-Bombas de pistones axiales.

4. Bombas de tornillo.

5. Bombas manuales.

Bombas hidráulicas no volumétricas.

Este tipo de bomba apenas se utiliza. El sistema es muy simple, utilizan unas palas en forma de hélice, primero para aspirar, y luego, impulsar. Es decir, el fluido adquiere la energía cinética provocada por el giro continuo de la hélice y se transforma en fluido con presión. Como digo, no tiene mucho interés esta bomba, porque en la industria es difícil encontrarla.

Bombas hidráulicas manuales.

Hay muchas variantes de ésta clase de bomba hidráulica. Son las utilizadas normalmente para extraer agua, ya sea de piscinas, pozos, inundaciones, embarcaciones, etc. Es decir, no suelen tener uso industrial, excepto cuando se trata de vaciar bidones, por ejemplo. Normalmente se accionan con una manibela giratoria o una palanca.

El funcionamiento es muy simple de comprender, cuando el émbolo se esta elevando se aspira el fluido que llenará la cámara A, la tapa 2 estará cerrada y la 1 se abrirá. Cuando el vástago descienda abriremos la tapa 2 y cerraremos la tapa 1. De esta forma, el fluido contenido en la cámara A pasa a la cámara B. Cuando se vuelva a subir el émbolo, se volverá a llenar la cámara A y el fluido contenido en la cámara B saldrá al exterior.

Podemos encontrar esta misma bomba pero con un antirretorno en la entrada del fluido o en la zona de aspiración, por ello comento de que existen varios modelos o muchas variantes de bombas manuales.

Bombas hidráulicas de paletas.

Son empleadas para bajas presiones que no superen los 200 bar. La cilindrada puede ser fija o variable y trabajar en los dos sentidos posibles de rotación. Existen dos tipos de estas bombas:

1. Equilibradas.2. Caudal variable. Tienen un buen rendimiento en pequeños circuitos hidráulicos, limitando constantemente el caudal suministrado, disponiendo de una velocidad comprendida entre los 500 y los 2000 r.p.m. El caudal esta entre los 3 y los 300 l/min.

La bomba de paletas esta construida con una carcasa, dentro de ella se encuentra un rotor giratorio que sostiene a las paletas. Como nos podemos imaginar, al girar el rotor las paletas son las encargadas de aspirar el fluido, debido a la depresión que provocan con su giro, y de impulsarlo al exterior.

Bombas hidráulicas de engranajes.

Existen varios tipos de bombas de engranajes, las principales son las de engranaje interiores, múltiples y exteriores.

Bombas hidráulicas de engranajes exteriores.

Son utilizadas en caudales grandes, pero con presiones bajas.El funcionamiento es muy simple y similar a la bomba de tornillos. Uno de los engranajes hace de conductor y mueve al otro engranaje (secundario). El engranaje conductor es el que recibe la fuerza motriz de un eje conectado mecánicamente con un motor eléctrico, en su giro arrastra al engranaje secundario o conducido. Los giros de los engranajes son opuestos, como se puede deducir. Las cámaras de bombeo están formadas entre los engranajes y la carcasa. El fluido circula a través de los dientes de los engranajes. Su rendimiento alcanza el 90%.

Bombas hidráulicas de engranajes múltiples.

Pueden tener varias salidas, independientes entre si. Las bombas de engranajes múltiples, son en realidad dos bombas de engranajes exteriores combinadas entre si. La combinación o adaptación se realiza de la siguiente manera, el engranaje secundario de la primera bomba esta unido al engranaje conductor de la segunda bomba mediante un eje giratorio, de tal forma que el eje conectado al motor eléctrico continua siendo el engranaje conductor de la primera bomba, es decir, no es necesario usar otro motor o sistema para mover la segunda bomba.La bomba conectada con el motor eléctrico siempre es considerada la principal y es la que tiene que soportar más suministro de caudal, nunca puede ser al revés. Las dos bombas pueden tener zonas de aspiración diferentes, es decir, recibir el fluido de depósitos distintos.

Bombas hidráulicas de engranajes internos.

Tienen un rendimiento del 98%, siempre que la bomba este en perfectas condiciones y sea nueva. Como se puede observar en el dibujo, la bomba consta de dos engranajes, una más grande que el otro. Al engranaje grande lo llamamos de interior y al pequeño de exterior. Gracias al engranaje interior los niveles de pulsaciones y de ruido son extremadamente bajos, lo que repercute positivamente en los tubos o circuito hidráulico. El engranaje interior es el que arrastra al engranaje exterior, en el mismo sentido. Como siempre, son los dientes de los engranajes los que mueven el fluido, es decir, el engranaje interior aspira, y el engranaje exterior impulsa.

Bombas hidráulicas de pistón.

Existen tres clases de bombas hidráulicas de pistón:

1. Pistones en línea. Tienen una construcción muy simple, el rendimiento que son capaces de obtener puede llegar a alcanzar el 97 %, siempre y cuando, la bomba se encuentre en buen estado y sea relativamente nueva. La cilindrada es fija. No superan los 500 bar de presión.

2. Pistones radiales. Se puede regular el caudal de cada pistón. Son de dos tipos,

cilindrada fija o variable. El rendimiento puede llegar a ser de un 99 %. La presión no supera los 600 bar, en régimen continuo se sitúa en 400 bar.

3. Pistones axiales. También pueden ser de dos tipos: de cilindrada fija o variable. En las que son de caudal variable, pueden autorregularse. Las presiones pueden alcanzar los 2000 bar.

La figura representa a una bomba de pistones axiales. Las mayores presiones se alcanzan gracias a la inclinación que tiene el plato que está unido al eje. El dibujo no necesita mucha explicación, pues se trata de un eje accionado mecánicamente desde el exterior, que unido a un plato inclinado, hace desplazarse a dos pistones simétricos. Dispone de bolas de retención, para evitar la entrada y salida del fluido en los momentos en que no se debe producir tales salidas o entradas de fluido. En fin, observando la figura se comprende el funcionamiento a simple vista.

Bombas hidráulicas de tornillo.

Trabajan a grandes velocidades, a pesar de ello es una bomba silenciosa. También se le conoce como bomba helicoidal. El tornillo central tiene rosca de derechas y es el eje del motor; mientras que los otros dos tornillos son de rosca de izquierdas. Al girar se originan cámaras entre los filetes de los tres tornillos haciendo que el fluido circule desde la zona de aspiración a la zona de impulsión. El tornillo central es el que mueve a los otros dos tornillos.Las velocidades que puede llegar a alcanzar oscila entre los 3000 y los 5000 r.p.m. Pueden trabajar con pequeños y grandes caudales, aunque la presión no supera los 180 bar.