Una válvula direccional consta de un cuerpo con conductos internos y una pieza móvil llamada carrete. El carrete puede conectar o bloquear dichos conductos. En la mayoría de las válvulas hidráulicas industriales estándar, el carrete es cilíndrico; este tipo se denomina válvula direccional de carrete o simplemente válvula de carrete. Las válvulas de carrete son el tipo de válvula direccional más utilizado en la hidráulica industrial. Este capítulo explica sus tipos, construcción, principios de funcionamiento y métodos de control.

Válvula direccional de cuatro vías

El primer tipo de válvula direccional que debemos considerar es aquella con cuatro conductos internos: uno de presión, uno de retorno (al depósito) y dos de trabajo. Esta es la válvula direccional de cuatro vías, llamada así por los cuatro conductos diferentes en su cuerpo. La válvula direccional de cuatro vías controla los cilindros o motores hidráulicos para invertir el sentido de giro.

Función de una válvula de cuatro vías en un circuito.

Todas las válvulas direccionales constan de un cuerpo de válvula y un carrete interno móvil. El carrete tiene al menos dos posiciones: dos posiciones finales. Estas dos posiciones se representan en el símbolo gráfico de la válvula direccional mediante dos recuadros separados. En cada recuadro, se utilizan flechas para mostrar cómo se conectan los conductos internos del cuerpo de la válvula cuando el carrete se encuentra en esa posición. Al representar una válvula direccional con un símbolo gráfico, ambos recuadros deben estar conectados. Al colocarla en un circuito, exactamente un recuadro debe conectarse al circuito. De esta manera, cuando el actuador se mueve en una dirección, el recorrido interno del flujo en la válvula direccional se muestra claramente. Cuando el otro recuadro del símbolo necesita mostrar el actuador moviéndose en la dirección opuesta, simplemente deslice el otro recuadro suavemente dentro del circuito.

Una válvula direccional con solo dos posiciones de carrete se denomina válvula de dos posiciones.

Figura 10-1 Válvula direccional de cuatro vías. El símbolo de dos cajas representa las dos posiciones del carrete. Solo una caja se conecta al circuito a la vez; al desplazar el carrete, se invierte la posición de la caja activa y, por consiguiente, el giro del cilindro.

Función del circuito de la válvula de cuatro vías

Cuando el carrete se encuentra en una posición final, el conducto de presión se conecta al conducto de trabajo A y el conducto de retorno se conecta al conducto de trabajo B. Cuando el carrete cambia a la otra posición final, el conducto de presión se conecta al conducto de trabajo B y el conducto de retorno se conecta al conducto de trabajo A. Al cambiar la posición final del carrete, se invierte la dirección del flujo de aceite hacia el cilindro hidráulico, extendiendo o retrayendo el vástago.

Válvula direccional de tres vías

Una válvula direccional de tres vías tiene tres conductos internos: uno de presión, uno de retorno y uno de trabajo. Su función es la siguiente: cuando el carrete se encuentra en una posición, presuriza el puerto de trabajo; cuando se encuentra en la otra posición, lo despresuriza. En otras palabras, la válvula de tres vías conmuta la presurización y despresurización de un único puerto de trabajo.

Función del circuito de válvula de tres vías

Una válvula de tres vías puede controlar actuadores de simple efecto, como los cilindros de émbolo con retorno por resorte. En estas aplicaciones, la válvula de tres vías, en una posición, suministra aceite a presión al extremo libre del vástago del cilindro; al cambiar a la otra posición, se bloquea el flujo hacia el actuador y el conducto del actuador se conecta al conducto de retorno dentro del cuerpo de la válvula, de modo que el vástago del cilindro puede retraerse por gravedad o por la fuerza del resorte.

Cuando la válvula de tres vías se encuentra en la posición que conecta el conducto de trabajo con el conducto de retorno, un cilindro de émbolo montado verticalmente puede retraerse por gravedad, mientras que una varilla de cilindro de retorno por resorte se retrae por la fuerza del resorte.

En aplicaciones hidráulicas industriales, las válvulas de tres vías son poco comunes. Si se requiere la función de tres vías, generalmente se utiliza una válvula de cuatro vías con un puerto de trabajo bloqueado.

Figura 10-3. Válvula direccional de tres vías que controla cilindros de simple efecto (con retorno por resorte). Una posición presuriza; la otra conecta el cilindro al depósito y permite que el resorte retraiga el vástago.

Válvula direccional bidireccional

Una válvula direccional de dos vías tiene solo dos conductos, que pueden conectarse o desconectarse mediante el carrete. Cuando el carrete se encuentra en una posición, el paso del flujo a través de la válvula está abierto; cuando se encuentra en la otra posición, el paso está cerrado.

Función del circuito de válvula bidireccional

La válvula direccional bidireccional funciona como un interruptor de encendido/apagado en un circuito. Esta función se utiliza en muchos sistemas como medida de seguridad o para aislar y conectar diversos componentes dentro del sistema.

Clasificación y especificaciones de las válvulas direccionales

Las válvulas de control direccional utilizadas en hidráulica industrial vienen en varios tamaños básicos: 1/4", 3/8", 1/2", 3/4" y 1-1/4" (6,35 mm, 9,5 mm, 12,7 mm, 19,05 mm y 31,75 mm). En aplicaciones industriales, se suelen clasificar por su capacidad de flujo promedio en lugar de por el tamaño del puerto. Por ejemplo, las capacidades nominales son: 3–10 gpm (11,37–37,9 lpm), 10–20 gpm (37,9–45,48 lpm), 40 gpm (75,8 lpm), 80 gpm (303,2 lpm) y 160 gpm (379 lpm). Con el flujo nominal, la caída de presión de P a A o de B a T es de aproximadamente 40 psi (2,76 bar).

Carrete de válvula direccional

El carrete de la válvula direccional de cuatro vías que hemos visto es un eje con tres secciones cilíndricas de gran diámetro llamadas "lands". El espaciado uniforme entre las tres lands define este carrete como de tres lands. La mayoría de las válvulas direccionales hidráulicas industriales son de dos o cuatro lands. Las válvulas de menor caudal suelen usar carretes de dos lands; los carretes de cuatro lands son más comunes en válvulas de mayor caudal.

Figura 10-5 Carrete de válvula direccional. Los carretes de dos superficies de contacto son comunes en válvulas pequeñas; los de cuatro superficies de contacto, en válvulas más grandes. El número y la posición de las superficies de contacto determinan qué conductos se conectan o bloquean en cada posición del carrete.

Válvula de cuatro vías montada en placa base

La válvula direccional de cuatro vías descrita anteriormente tiene cuatro puertos. Generalmente, los puertos de presión y retorno se encuentran en un lado del cuerpo de la válvula, mientras que los dos puertos de trabajo están en el lado opuesto. Esta disposición de puertos es muy similar al símbolo gráfico de la válvula direccional. Para facilitar la instalación, la mayoría de las válvulas direccionales hidráulicas industriales utilizan un diseño con montaje en placa base: el cuerpo de la válvula se atornilla a una placa base que se conecta a las líneas del sistema. Los puertos de la válvula con montaje en placa base se encuentran en la cara inferior del cuerpo de la válvula.

Operadores de válvulas direccionales

Hemos visto que el carrete de la válvula direccional puede colocarse en uno de sus extremos o en el otro. El movimiento del carrete puede realizarse mediante medios mecánicos, eléctricos, hidráulicos, neumáticos o manuales.

Operación manual

Una válvula direccional accionada por fuerza muscular se denomina válvula manual. Existen diversos tipos de dispositivos de accionamiento manual, como palancas, pulsadores y pedales. El mecanismo de accionamiento mecánico más común consiste en un pasador de leva con un rodillo en la parte superior. Cuando la leva del actuador desciende y golpea el rodillo, el carrete cambia de posición. En el accionamiento manual, la secuencia de acción y el control de la válvula direccional dependen de la intención del operador. Si la válvula direccional debe cambiar de posición en un actuador específico, se puede utilizar una válvula direccional de accionamiento mecánico.

Control por piloto

Los carretes de las válvulas direccionales también pueden accionarse mediante presión piloto neumática o hidráulica. En los carretes de cuatro apoyos, la presión piloto actúa sobre los apoyos del carrete en ambas posiciones extremas. En los carretes de dos apoyos, la presión piloto actúa sobre un único pistón piloto.

Control de solenoide (electromagnético)

La forma más común de controlar una válvula direccional es mediante un solenoide (electroimán). Un solenoide es un dispositivo electromecánico que convierte la energía eléctrica en fuerza y movimiento mecánicos lineales. El actuador correspondiente en un sistema hidráulico es el cilindro hidráulico.

Solenoide de tipo seco

De los dos tipos de solenoide, el de tipo seco es el diseño más antiguo. Funciona según principios electromagnéticos básicos y consta de un núcleo de hierro en forma de "T", una bobina y una estructura en forma de "C". Debido a la forma del núcleo de hierro y la estructura que rodea la bobina, este tipo a veces se denomina electroimán "CT". El hierro es un buen conductor magnético, mientras que el aire tiene una baja conductividad magnética. El principio de funcionamiento del solenoide de tipo seco es el siguiente: el campo magnético atrae el núcleo de hierro hacia la bobina, reduciendo la gran resistencia magnética causada por el entrehierro en el centro de la bobina. A medida que el núcleo de hierro se mueve hacia adentro, el entrehierro disminuye gradualmente, la fuerza de empuje electromagnética aumenta y la fuerza electromagnética cuando el núcleo de hierro está dentro de la bobina es mayor que cuando está fuera.

Solenoide de tipo húmedo

El solenoide de tipo húmedo es un diseño relativamente nuevo en el campo de la hidráulica industrial. En comparación con los diseños de entrehierro, la ventaja del solenoide húmedo radica en una mejor disipación del calor y la eliminación de los sellos de la varilla de empuje que pueden causar fugas en los solenoides de tipo seco, lo que mejora la fiabilidad.

Construcción de solenoide de tipo húmedo

Un solenoide de tipo húmedo consta de una bobina, un marco rectangular, una varilla de empuje, una armadura (núcleo de hierro) y un tubo guía. La bobina está encerrada en el marco rectangular; ambos están sellados con plástico. Este conjunto tiene un orificio pasante que atraviesa el centro de la bobina y ambos lados del marco; este orificio encaja sobre el tubo guía. El tubo guía contiene la armadura. El tubo guía se ajusta a presión al cuerpo de la válvula direccional; la cavidad interna del tubo guía se conecta al conducto de retorno de la válvula direccional, por lo que la armadura queda sumergida en el aceite del sistema; por eso se denomina "armadura húmeda".

Cómo funciona el solenoide de tipo húmedo

Cuando la corriente fluye a través de la bobina, esta genera un campo magnético, reforzado por la trayectoria magnética rectangular de hierro que la rodea y por la armadura en su centro. Al aplicar corriente a la bobina de armadura húmeda, la armadura móvil se encuentra parcialmente fuera de la bobina. El campo magnético generado por la corriente atrae la armadura hacia adentro, golpeando la varilla de empuje conectada mecánicamente al carrete de la válvula, lo que desplaza la válvula direccional. A medida que el carrete se desplaza, la armadura entra completamente en la bobina, concentrando el campo magnético de la bobina por completo en la trayectoria magnética de hierro.

El hierro es un buen conductor magnético, mientras que el aceite que rodea la armadura y la varilla de empuje tiene una conductividad magnética muy baja. El principio de funcionamiento del solenoide húmedo es el siguiente: el campo magnético atrae la armadura hacia adentro, reduciendo el gran entrehierro en el centro de la bobina. A medida que la armadura se mueve hacia adentro, el entrehierro disminuye gradualmente, la fuerza de empuje electromagnética aumenta y, cuando la armadura está completamente dentro de la bobina, la fuerza electromagnética es mayor que la del exterior.

Figura 10-9 Solenoide de tipo húmedo. La armadura está sumergida en aceite hidráulico (de ahí el término "húmedo"), lo que elimina el sello dinámico de la varilla de empuje. Ofrece una mejor disipación del calor y mayor fiabilidad en comparación con el tipo seco.

Zumbido de CA

En Estados Unidos, la alimentación de control industrial suele ser de corriente alterna (CA). La corriente alterna estadounidense oscila entre cero y un valor pico positivo, luego vuelve a cero y finalmente regresa a cero a 60 ciclos por segundo (60 Hz). Cuando la corriente alcanza su valor pico positivo o negativo, el campo magnético y la fuerza electromagnética son máximos. A medida que la corriente disminuye hasta cero, el campo magnético y la fuerza también disminuyen, lo que provoca que la carga del solenoide accionado por resorte (normalmente el carrete de la válvula accionado por resorte) empuje el núcleo de hierro o la armadura hacia afuera. Cuando el campo y la fuerza se acumulan nuevamente, atraen el núcleo de hierro o la armadura hacia adentro. Este movimiento crea el zumbido, el murmullo o la vibración característicos del solenoide: el zumbido de CA.

Anillo de cortocircuito (bobina de sombreado)

Para reducir el zumbido de CA y aumentar la fuerza de empuje del solenoide, se utiliza un anillo de cortocircuito (bobina de sombreado) como compensación. En los solenoides de tipo seco, el anillo de cortocircuito es un anillo de cobre fijado al marco en forma de C. En los solenoides de tipo húmedo, es un anillo de cobre ubicado en el extremo de la varilla de empuje del tubo guía. Cuando el solenoide funciona, el anillo induce una corriente que se retrasa con respecto a la corriente de trabajo aplicada. De esta manera, cuando el campo magnético principal de la bobina es mínimo, el campo magnético del anillo de cortocircuito es suficiente para mantener el núcleo de hierro o la armadura en su lugar, reduciendo considerablemente el zumbido de CA.

Corrientes parásitas

El campo magnético alterno pulsante puede generar pequeñas corrientes parásitas en el solenoide; estas son corrientes de Foucault, que fluyen en pequeños circuitos en la trayectoria magnética del hierro, consumiendo energía y generando calor, lo que reduce la fuerza de empuje de salida del solenoide. Para minimizar los efectos de las corrientes de Foucault, se utilizan finas láminas metálicas para fabricar el marco en C y el núcleo de hierro del solenoide de tipo seco. Las láminas metálicas están aisladas entre sí por capas de óxido. El campo magnético se propaga fácilmente a lo largo de la trayectoria magnética normal de las láminas, pero debido a las capas aislantes, las corrientes de Foucault no pueden fluir entre ellas. Dado que el marco en C se fabrica apilando láminas aisladas, se le suele llamar "apilamiento de marcos en C". Para los solenoides de tipo húmedo, la minimización de las corrientes de Foucault utiliza láminas de hierro aisladas para el marco rectangular, pero esto no es aplicable para la armadura, ya que los solenoides de tipo húmedo son más potentes que los de tipo seco. Desde el punto de vista de la durabilidad, fabricar la armadura con láminas no es factible, ya que en los solenoides de tipo húmedo, la armadura es una pieza sólida.

Corriente de irrupción del solenoide

La corriente alterna en las bobinas de los solenoides produce una fuerza electromagnética que desplaza el carrete de la válvula direccional, pero también genera calor, lo que eventualmente quema la bobina. Cuanto mayor sea la corriente que fluye a través de la bobina, mayor será la probabilidad de que falle. Si el solenoide no se mueve para cerrar el entrehierro, la bobina conducirá una corriente muy alta, lo que provocará un sobrecalentamiento. A diferencia de los sistemas hidráulicos, donde el flujo es relativamente constante, en los sistemas eléctricos normales la corriente está relacionada con la resistencia: mayor resistencia significa menor corriente y menos calor. Dado que el calor afecta significativamente la vida útil del solenoide, el objetivo es utilizar la menor corriente posible sin comprometer la fuerza de desplazamiento. Esto se logra diseñando bobinas con una impedancia de CA (resistencia reactiva) suficiente.

La impedancia tiene dos componentes: la resistencia intrínseca del material conductor al flujo de electrones (el cobre presenta menor resistencia que el aluminio) y el efecto de impedancia producido por el campo electromagnético alrededor de los devanados de la bobina. Este campo magnético dificulta o limita la corriente que entra en la bobina. Cuanto más intenso sea el campo, menor será la corriente que circule por los devanados de la bobina del solenoide.

Cuando el solenoide se energiza por primera vez, el núcleo de hierro móvil o armadura se encuentra parcialmente fuera de la bobina, creando un gran entrehierro en el centro de la misma. El campo magnético no es muy intenso en esta posición; la resistencia a la corriente proviene principalmente de la resistencia del conductor, lo que produce una gran corriente de irrupción en los devanados de la bobina. A medida que el núcleo de hierro o la armadura se desplazan hacia adentro, el entrehierro se cierra gradualmente y la corriente disminuye. Cuando el núcleo de hierro o la armadura están completamente asentados, la impedancia es máxima y la corriente alterna es mínima.

La corriente máxima de arranque al energizar el solenoide es varias veces superior a la corriente de mantenimiento cuando está completamente asentado. Si una interferencia mecánica impide que el núcleo de hierro o la armadura se asienten completamente, una corriente muy elevada entra en la bobina, generando un calor enorme. En los solenoides secos no cerrados, esto funde los componentes plásticos del extremo de la bobina; en los solenoides secos o húmedos cerrados, provoca que el sello plástico se abombe. En ambos casos, el aislamiento del cable se quema inmediatamente y, en uno o dos minutos, la bobina sufre un cortocircuito; esto es lo que ocurre cuando un carrete atascado impide el desplazamiento del solenoide.

Figura 10-10 Corriente de irrupción vs. corriente de mantenimiento del solenoide de CA. Al energizarse inicialmente, el amplio entrehierro permite una alta corriente de irrupción (varias veces mayor que la de mantenimiento). Una vez que el solenoide se asienta completamente, la impedancia aumenta y la corriente disminuye. Un carrete atascado (el entrehierro nunca se cierra) implica una corriente de irrupción sostenida, lo que garantiza la quema de la bobina.

Solenoides de funcionamiento continuo

Un solenoide de corriente continua puede permanecer energizado durante mucho tiempo sin sobrecalentarse. Su capacidad de disipación de calor es suficiente para disipar la mayor parte del calor generado por la pequeña corriente de mantenimiento que circula por la bobina. La mayoría de las válvulas direccionales hidráulicas industriales utilizan solenoides de corriente continua.

Limitaciones del solenoide

Las válvulas direccionales controladas por solenoide presentan algunas limitaciones. En primer lugar, los solenoides convencionales no pueden utilizarse en entornos húmedos o explosivos. En segundo lugar, cuando se requiere una vida útil especialmente larga para la válvula direccional, generalmente se evitan los solenoides controlados eléctricamente. Quizás el mayor inconveniente de los solenoides sea la limitación de la fuerza de conmutación que pueden generar. De hecho, para válvulas direccionales de mayor tamaño, la fuerza de conmutación requerida es considerable. Para válvulas de mayor tamaño (1/4" o 3/8" / 6,35 mm o 9,5 mm), la válvula direccional de solenoide se suele montar en la parte superior, y durante la conmutación, el flujo de la válvula pequeña se introduce en el lado correspondiente del carrete de la válvula grande. Este tipo se denomina válvula direccional piloto accionada por solenoide.

Fallo del solenoide

El calor es la principal causa de fallo del solenoide de las válvulas direccionales de acción directa, generalmente debido al atasco del solenoide, a la alta temperatura ambiente o a la baja tensión (fuerza de desplazamiento insuficiente para asentar completamente el núcleo de hierro o la armadura).

Bloqueo del solenoide

Un carrete atascado impide que el núcleo de hierro o la armadura se asienten completamente, lo que provoca que la bobina del solenoide consuma continuamente una corriente de arranque muy alta. El solenoide no puede disipar el enorme calor generado, lo que finalmente quema la bobina. Aunque un flujo excesivo a través de la válvula puede atascar el solenoide, la interferencia mecánica con el movimiento del carrete es la causa más común de atasco. Los contaminantes (como lodo, escamas de metal, arena del núcleo y cinta de PTFE) pueden atascar el carrete, o este puede atascarse por rebabas entre el carrete y el cuerpo de la válvula. Las partículas de oxidación de aceite y el barniz de aceite pueden acumularse en el carrete, haciendo desaparecer el espacio entre el carrete y el cuerpo de la válvula; la limpieza con solvente puede eliminar el barniz de aceite. Una placa de montaje deformada también puede causar el atasco del solenoide: al apretar los pernos de montaje, el cuerpo de la válvula puede doblarse ligeramente, limitando el movimiento del carrete y quemando la bobina. Los requisitos de planitud de la placa de montaje suelen estar entre 0,0003 y 0,0005 pulgadas (0,00762 y 0,0127 mm).

En los solenoides de tipo seco, al introducirse el núcleo de hierro en la bobina, se produce desgaste entre el núcleo y el bastidor en C. Al desmontar este tipo de solenoide, se recomienda reinstalar el núcleo de hierro en su posición original. De lo contrario, la parte desgastada no se alineará correctamente, el núcleo no se asentará completamente y el solenoide emitirá un zumbido, lo que indica que está a punto de fallar.

En ocasiones, ambos solenoides de una válvula direccional de doble solenoide pueden activarse simultáneamente; esto significa que un núcleo de hierro o armadura se asienta completamente mientras que el otro se bloquea. Como consecuencia, la bobina de uno de los solenoides se quema. La activación simultánea de ambos solenoides suele deberse a un fallo en el dispositivo de control eléctrico o a un error en el cableado.

Alta temperatura ambiente

Cuando la corriente eléctrica atrae el núcleo de hierro o la armadura del solenoide, el calor generado debe disiparse de la bobina. Si la temperatura ambiente es demasiado alta, la disipación del calor se dificulta y la bobina puede quemarse. Esto puede ocurrir si la ventilación es deficiente o si el equipo funciona cerca de fuentes de calor.

Bajo voltaje

En un solenoide de 110 V y 60 Hz, cuando la tensión de línea cae a unos 100 V, la fuerza electromagnética generada es insuficiente para asentar completamente el núcleo de hierro o la armadura dentro del tiempo de diseño. Debido al prolongado tiempo de corriente de irrupción, el solenoide opera a mayor temperatura, lo que eventualmente provoca su falla. A veces, los primeros indicios de que la bobina se queme son zumbidos o vibraciones. Los problemas de baja tensión son frecuentes en muchos entornos de plantas de consumo eléctrico. Si se sospecha de baja tensión, la compañía eléctrica puede instalar un medidor de registro continuo de 24 horas para verificar las condiciones reales.

Válvula direccional de tres posiciones

En ejemplos anteriores, se ha analizado una válvula direccional de dos posiciones (con dos posiciones finales). En algunas aplicaciones, se utiliza una válvula direccional de tres posiciones. La tercera posición central es una posición neutra o de transición. El símbolo gráfico de una válvula direccional de tres posiciones consta de tres recuadros: el recuadro central representa la posición central y las conexiones internas cuando el carrete se encuentra en el centro.

Válvula de tres posiciones centrada por resorte

El tipo más común de válvula direccional de tres posiciones es la de centrado por resorte. Esta válvula tiene resortes en ambos extremos para mantener el carrete en la posición central cuando ninguno de los solenoides está energizado.

Figura 10-12 Válvula direccional de tres posiciones centrada por resorte. Los resortes mantienen el carrete en el centro cuando ambos solenoides están desenergizados. La posición central determina qué sucede con la carga del cilindro cuando la máquina se detiene.

Condiciones del centro

Existen cuatro configuraciones comunes de posición central. La elección de la condición central determina el comportamiento del circuito cuando la válvula direccional está en el centro (ninguno de los solenoides está energizado):

Figura 10-13 Cuatro configuraciones de posición central. La elección depende de los requisitos del circuito: si el cilindro debe mantener la posición, flotar libremente o si la bomba debe descargarse cuando la válvula está centrada.

Válvulas direccionales proporcionales

Las válvulas direccionales estándar conmutan entre posiciones fijas (abierta/cerrada). Las válvulas direccionales proporcionales permiten posicionar el carrete en cualquier punto entre la posición totalmente abierta y la totalmente cerrada, con una relación continua entre la señal eléctrica de entrada y la posición y el caudal del carrete. Esto permite un control variable y continuo tanto de la dirección como del caudal con una sola válvula.

Válvulas direccionales pilotadas

Para aplicaciones de alto caudal donde la fuerza del solenoide es insuficiente para desplazar directamente el carrete principal, se utiliza un diseño de accionamiento piloto. Una pequeña válvula piloto accionada por solenoide dirige la presión piloto para desplazar el carrete principal, de mayor tamaño. Este diseño de dos etapas permite que solenoides pequeños controlen caudales muy elevados: la válvula piloto realiza la conmutación y la presión piloto se encarga de mover el carrete principal.

Figura 10-14 Válvula direccional pilotada. La pequeña válvula piloto accionada por solenoide (arriba) dirige la presión piloto para desplazar el carrete principal de mayor tamaño (abajo). Este diseño permite que solenoides pequeños controlen válvulas principales de alto caudal.

Válvulas direccionales solenoides proporcionales

En el dispositivo de control, la señal de inversión y la señal de entrada llegan simultáneamente. La señal de error generada entre ambas activa proporcionalmente el solenoide "A" o "B". Al activarse, el solenoide convierte la señal en una fuerza. El solenoide proporcional, ubicado en el cuerpo de la válvula, junto con el resorte de precarga de la válvula piloto, transforma la presión de control en la posición del carrete piloto. El sensor de posición LVDT se conecta directamente al carrete de la válvula principal y su función es proporcionar retroalimentación automática al carrete piloto.

Válvula direccional de presión diferencial (control por motor de par)

La válvula direccional de presión diferencial es de tres etapas: la primera etapa es la válvula piloto y la segunda, la válvula principal. La válvula piloto es más compleja, ya que consta de un motor de par, resortes, conductos de chorro y un carrete ajustable con tapas piloto y un LVDT. La segunda etapa (válvula principal) es similar a la de otras válvulas direccionales pilotadas.

Construcción de la válvula piloto de primera etapa

La válvula piloto consta de un motor de par, un tubo de inyección, un carrete con resortes izquierdo y derecho, y componentes similares. El tubo de inyección dirige la presión de control a cualquiera de los extremos del carrete. La válvula piloto es similar a la válvula direccional centrada por resorte.

Válvula principal de segunda etapa

La segunda etapa (válvula principal) es similar a otros tipos de válvulas direccionales proporcionales y no se repetirá aquí.

Funcionamiento de la válvula piloto

La corriente de la señal de control eléctrico fluye a través de los devanados del motor de par entre los dos solenoides. La comparación y diferencia de las señales eléctricas determina la dirección del campo magnético del motor de par. Dependiendo de qué solenoide tenga la señal más fuerte, el conducto de chorro se dirige para presurizar un extremo del carrete piloto. Al mismo tiempo, la salida del dispositivo de control aumenta el caudal hacia un lado del carrete de la válvula direccional hasta alcanzar el valor proporcional, incrementándolo gradualmente hasta que se alcanza dicho valor.

Conceptos clave — Capítulo 10