Qué es válvula hidráulica?
La función de las válvulas de control hidráulico (también llamadas válvulas hidráulicas) en los sistemas hidráulicos es permitir que los actuadores hidráulicos, como cilindros y motores, alcancen la velocidad, dirección y par requeridos. ¿Cómo lo logran? Controlando la velocidad, la presión y la dirección del flujo del fluido hidráulico en las tuberías del sistema de control. Las válvulas hidráulicas son componentes de las categorías más funcionales, con la gama más amplia de aplicaciones, y son los más activos en los sistemas hidráulicos. El diseño avanzado y el funcionamiento óptimo de los sistemas hidráulicos dependen en gran medida de la calidad estable de la válvula hidráulica y su compatibilidad funcional. Entonces, ¿cuántos tipos de válvulas hidráulicas hay?
Tipos de válvulas hidráulicas
Clasificación principal:
Las válvulas hidráulicas incluyen principalmente válvulas de control direccional, válvulas de control de presión y válvulas de control de flujo.
1. válvulas de control direccional：
Estas incluyen válvulas de retención y válvulas direccionales. Las válvulas de retención permiten el flujo unidireccional del fluido, mientras que las válvulas direccionales, como la válvula solenoide, controlan la apertura y el cierre del circuito de aceite y la dirección del flujo de aceite modificando la posición relativa entre el carrete y el cuerpo de la válvula.
2. válvulas de control de presión:
Se utilizan para regular la presión e incluyen válvulas de alivio, válvulas de secuencia, válvulas reductoras de presión, etc. Las válvulas de alivio se utilizan para controlar el sistema hidráulico para mantener un estado constante cuando se alcanza la presión establecida, mientras que las válvulas de secuencia se utilizan para controlar la secuencia de presiones en el sistema hidráulico.
3. válvulas de control de flujo:
Se utilizan para controlar el flujo, incluidas válvulas de mariposa, válvulas reductoras de velocidad, válvulas reguladoras de velocidad, válvulas desviadoras, etc.
Otras formas de clasificar las válvulas hidráulicas
Según los métodos de montaje de la válvula, existen válvulas de montaje en tubería, válvulas seccionales, válvulas de subplaca, válvulas tipo sándwich y válvulas de conexión roscada (cartucho).
Según el tipo de señal de control, se puede dividir en control manual, control eléctrico y control de líquido (piloto).
Según el principio de funcionamiento, se divide en válvulas de conmutación, servoválvulas, válvulas proporcionales y válvulas lógicas.
Por su estructura, se puede dividir en válvula de carrete, válvula rotativa, válvula de asiento (bola y asiento), válvula de tubo de chorro, etc.
A continuación, analizaremos con más detalle la válvula de montaje en tubería, la válvula de subplaca de válvula seccional, la válvula sándwich y la válvula de conexión de rosca (cartucho).
Válvula de montaje en tubería
Ventaja:
Las válvulas de tubería son las únicas válvulas independientes y completas entre los diversos tipos de conexiones de montaje, que se conectan a un accesorio de tubería y a una tubería y están listas para su uso sin necesidad de ningún otro accesorio.
Desventaja:
Con la creciente complejidad del sistema hidráulico, las debilidades de este tipo de instalaciones se hacen cada vez más evidentes:
- Componentes disposición dispersa, gran área.
- Posible fuga de piezas.
- La instalación y el desmontaje son incómodos.
Válvula seccional
Una única unidad de control puede controlar un grupo de actuadores – cilindros hidráulicos o motores. Al hacer que la entrada P y la salida T de cada pieza estén en la misma posición, se pueden agrupar y compartir P y T.
Ventaja:
- Flexible, se puede agregar a voluntad una pieza de válvula de control para controlar el actuador.
- Estructura compacta.
Desventaja:
- Existe la posibilidad de fugas entre piezas.
- Debido a que la tubería está fijada en el cuerpo de la válvula, si necesita reemplazar una pieza de la válvula, debe desmontar todo el grupo de válvulas y la tubería, lo que es más problemático.
Válvula de subplaca
El puerto de aceite para conectar la tubería no está hecho directamente en la válvula, sino en la placa base, y la válvula está fijada en la placa base mediante pernos, por lo que no es necesario desmontar la tubería al reemplazar la válvula, lo cual es mucho más conveniente que el tipo de tubo y el tipo de pieza, y puede acortar en gran medida el tiempo y el costo de mantenimiento.
El proceso de estandarización de las conexiones de placas es relativamente sencillo, por ejemplo, la norma ISO 4401 es ampliamente aceptada.
Ventaja:
- Se reducen los posibles riesgos de fugas externas.
- Se reduce el espacio y el peso que ocupa el sistema, hay menos pérdida de presión en la tubería y se reduce la generación de calor.
- Se aumenta la resistencia a las vibraciones del sistema y aumenta la confiabilidad del sistema.
- Los tiempos de respuesta se reducen significativamente en el sistema.
Desventaja:
- La longitud del bloque integrado aumenta, el peso se multiplica.
- Cuanto más grande sea el bloque integrado, más largos serán los orificios de conexión internos, lo que hace que el proceso de mecanizado sea mucho más difícil.
Válvula sándwich
Es la extensión, expansión e integración de la válvula subplaca al aspecto de altura.
Ventaja:
- Generalmente una pila de control, un grupo de actuadores, puede realizar funciones complejas, son muy flexibles y fáciles de reemplazar.
- Tamaño algo reducido y dificultad en el mecanizado de agujeros.
Desventaja:
- Mayor riesgo de fugas.
Válvula de cartucho
Hay cuatro tipos de válvulas de cartucho que se utilizan comúnmente en el mercado.
Deslizamiento
Las válvulas de cartucho tipo deslizante, también llamadas válvulas de cartucho tipo cubierta, son una opción inmejorable para grandes caudales (>1000 L/min) debido a su función única y estructura relativamente simple, lo que hace que sea fácil agrandarlas.
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El tipo de encastre se fija al bloque de válvulas mediante dos tornillos laterales, lo que resulta en una estructura simple y un bajo costo. Sin embargo, debido a que la fuerza de tracción del tornillo pequeño es mucho menor que la de la rosca grande de la válvula de cartucho roscada, solo soporta baja presión, lo que dificulta la carga y descarga, y ocupa un área mayor, lo que dificulta su compactación.
Atornillar
Las válvulas de cartucho roscadas utilizan roscas que se atornillan en un bloque integrado o en los orificios de montaje de un bloque de válvulas. Pueden realizar una o más funciones hidráulicas de forma independiente, como válvulas de alivio, válvulas direccionales accionadas por solenoide, válvulas de flujo, válvulas de contrapeso, etc. Las válvulas de cartucho roscadas se pueden reemplazar fácilmente sin necesidad de desmontar las conexiones de las tuberías.
Un conjunto de válvula de cartucho roscado recortado
Tipo de inserción
El tipo de inserción, también conocido como "partes en el cuerpo", se inserta completamente en el bloque de válvulas, sin exponerlo al exterior, y utiliza sus propias roscas u otros elementos, como accesorios de tubería, anillos de retención, etc., para su fijación. Este tipo de válvula no se utiliza en grandes cantidades y se utiliza principalmente en válvulas de retención y válvulas antideflagrantes.
La clasificación solo sirve para ordenar el status quo, para que sea fácil de aprender, pero de ninguna manera es el final del aprendizaje; de hecho, hoy en día, muchos sistemas son en su mayoría una mezcla de múltiples tipos de válvulas.
Estado actual y tendencias
Según estudios de mercado recientes, el uso global de válvulas hidráulicas es, aproximadamente, el siguiente: el uso de bloques integrados con válvulas de cartucho se ha convertido en la opción preferida. Las válvulas de cartucho roscadas y sus bloques integrados representan más del 251% de las ventas mundiales de válvulas hidráulicas.
En la hidráulica móvil, por razones tradicionales, las válvulas de control direccional con diseños seccionales siguen siendo bastante comunes. Estas incluyen controles manuales, hidráulicos y eléctricos. Incluso cuando se adoptan controles eléctricos, las palancas manuales suelen conservarse como medida de emergencia en caso de fallo.
Otros controles utilizan bloques integrados con válvulas de cartucho roscadas. La aplicación de componentes con núcleo de tubo forjado con funciones individuales también está disminuyendo. Incluso si las conexiones de tuberías son necesarias por diversas razones, los grupos de válvulas de cartucho roscadas se utilizan a menudo para formar bloques de válvulas con conexiones de tuberías.
Referencias
[1] Hai Ping Zhang, “Válvulas de cartucho roscadas hidráulicas”, China Machine Press, 2011.
[2] John J. Pippenger, “Tecnología de válvulas de cartucho hidráulicas”, Amalgam Publishing Company, Jenks, Oklahoma, EE. UU.
[3] ISO 7789:1998, “Energía hidráulica fluida — Válvulas de cartucho roscadas de dos, tres y cuatro puertos — Cavidades”
[4] ISO 7789:2007, “Energía hidráulica fluida — Válvulas de cartucho roscadas de dos, tres y cuatro puertos — Cavidades”
