Válvulas de comando de centro tándem o centro abierto

En la Fig. 5.26A vemos una de las formas más populares de descargar una bomba hidráulica, particularmente en sistemas controlados manualmente.

En la posición central de la válvula, el aceite queda aislado en ambas caras del cilindro, mientras que la bomba descarga libremente al tanque a través del vástago de la válvula. Este sistema, de operación automática, no requiere atención por parte del operador. La mayoría de los equipos móviles que usan circuitos hidráulicos llevan válvulas de este tipo. Generalmente, la válvula de alivio se encuentra incorporada en la construcción de la válvula de comando.

En la Fig. 5.28B estamos frente a un caso de centro abierto. Su acción es similar en cuanto a la descarga de la bomba. Su aplicación es frecuente en el control de motores hidráulicos, a causa de que las conexiones al cilindro se encuentran abiertas al tanque en su posición central, permitiendo de esta forma una detención natural del movimiento del motor.

Control de cilindros múltiples

Varias válvulas tándem o de centro abierto pueden ser unidas en una disposición en serie como muestra la Fig. 5.29.

En este caso, las válvulas están operadas por solenoides: un solo cilindro puede ser operado a la vez con el total de la presión y del caudal de la bomba. Si más de uno es operado en forma simultánea, queda dividida la presión aplicada.

Cuando todas las válvulas se encuentran centradas, la bomba queda descargando al tanque a través de sus vástagos conectados en serie.

En la Fig. 5.30 observamos un circuito tándem modificado que emplea la combinación de válvulas de centro cerrado con válvulas de centro tándem.

Cuando todas se encuentran en posición centrada, la bomba es descargada a través del centro de la primera válvula, no permitiéndose en este caso la operación de las dos restantes.

Este circuito puede ser empleado únicamente en aquellos casos donde la primera válvula debe ser operada antes que la segunda y la tercera. Existen muchos casos donde se dan estas condiciones, siendo esta disposición mejor que la anterior. Además, es un excelente circuito de seguridad para prevenir una segunda o tercera operación cuando la primera no ha sido realizada.

En la Fig. 5.31 observamos la descarga de una bomba a través de una válvula accionada mecánicamente. Esta válvula n.º 2 es accionada por el movimiento del cilindro o por un órgano de la máquina. Cuando el cilindro llega al extremo final de su carrera, acciona la válvula 2 y el aceite procedente de la válvula de comando 1 descarga directamente al tanque.

En la Fig. 5.32 observamos un banco de válvulas para operación de cilindros.

Un banco de válvulas contiene dos o más vástagos y usualmente incorpora la válvula de alivio en el mismo cuerpo. Algunas son accionadas por solenoide, pero en la mayor parte de los casos son accionadas manualmente. Mediante la combinación de válvulas es posible obtener funciones no logrables con la conexión individual, además de unidades mucho más compactas. Hay una infinidad de tipos de bancos: algunos con alimentación de presión en serie, otros en paralelo; algunos permiten únicamente una operación a la vez, tal como el de la figura.

Adicionando distintos tipos de vástago es posible accionar cilindros de doble efecto, simple efecto, flotantes, de centro totalmente abierto y otros.

Las válvulas de este conjunto conforman un circuito que permite una función a la vez, cortando la alimentación de presión a los otros vástagos cuando uno de ellos es accionado.

Línea de alimentación de alta presión: es un elemento importante obtenido mediante el empleo de bancos de válvulas. Las válvulas están construidas de tal forma que descargan el aceite procedente de un cilindro directamente al tanque, sin pasar a través de los vástagos de las otras válvulas. En bancos de 10 o 12 válvulas se presentarían elevadas pérdidas de carga si la descarga de los cilindros tuviera que pasar por todos los vástagos.

La alimentación de presión, una vez que ha pasado el banco de válvulas, puede alimentar (estando estas en posición central) a otros circuitos hidráulicos y, en caso de que no los hubiera, ser conectada al tanque tal como lo indica la línea punteada.

En la Fig. 5.33 observamos un circuito para efectuar la descarga automática por medios eléctricos de una bomba. El método general para conectar una válvula de descarga a solenoide (como la válvula 1) en un circuito donde se emplea una válvula de control direccional (como la 2) es disponer las conexiones de tal forma que, cuando se energice cualquiera de los solenoides de la válvula 2, se energice automáticamente el solenoide de la válvula 1, colocando el circuito en presión.

La acción es la siguiente: cuando ninguno de los pulsadores está actuado, la válvula de dos vías 1 se encuentra abierta y descargando al tanque, mientras que la válvula direccional 2 está en posición central. Cuando el pulsador 4 es actuado, se operan dos circuitos eléctricos: uno hacia la válvula de dos vías 1 (que provoca la entrada en presión de la bomba) y otro que cambia la válvula direccional, provocando el movimiento de un cilindro.

Este método puede ser aplicado en circuitos donde se emplee un gran número de válvulas direccionales a solenoide.

Control de la velocidad en circuitos hidráulicos

Cuando se emplean bombas de desplazamiento positivo existen cuatro métodos comunes de variar la velocidad de salida del circuito hidráulico, pudiendo de esta manera controlar el caudal hacia un cilindro, motor hidráulico o actuador:

1. Controlando el flujo que ingresa o sale de un cilindro, motor, etc.
2. Descargando una parte del caudal entregado por la bomba.
3. Empleando un motor de velocidad variable acoplado a la bomba.
4. Variando el desplazamiento de la bomba.

Válvulas reguladoras de caudal

Las aplicaciones de los reguladores de caudal (también reguladores de flujo) no están limitadas a la reducción de la velocidad de los cilindros o actuadores; además tienen gran aplicación en accionamientos retardados, temporizaciones, impulsos, etc. Los reguladores de caudal pueden ser unidireccionales y bidireccionales.

En los reguladores bidireccionales el flujo es regulado en cualquiera de las dos direcciones. Tienen su principal aplicación cuando se precisa idéntica velocidad en uno y otro sentido del fluido.

Hay casos en los que se precisa que la vena fluida sea susceptible de regularse en una dirección, pero que quede libre de regulación en la dirección contraria. En esos casos se recurre al empleo de reguladores de caudal unidireccionales.

Las válvulas reguladoras bidireccionales representan, en palabras simples, una estrangulación en el conducto por el cual fluye el fluido; con ello se restringe el paso. En cambio, la válvula de regulación unidireccional está constituida por dos válvulas: una de retención y otra que permite regular el caudal.

Válvulas de uso común para el control de la velocidad

Válvula de aguja

En la Fig. 5.34 observamos una válvula de aguja. Después de entrar en el cuerpo de una válvula de aguja, el flujo gira 90° y pasa a través de una abertura que es el asiento de la punta cónica de una barra cilíndrica. El tamaño del orificio se regula variando la posición relativa de la punta cónica respecto a su asiento. El tamaño del agujero se puede variar de manera muy gradual gracias a un tornillo de paso muy pequeño en el vástago y a la forma cónica de la punta.

La válvula de aguja es el orificio variable que se usa con mayor frecuencia en los sistemas industriales.

Otros tipos de válvulas (globo, esclusa, tapón, esfera) pueden ser utilizadas para controlar el flujo; sin embargo, la válvula de aguja es preferible por su mejor control de calidad. Es aplicable tanto en circuitos de alta como de baja presión, con un costo relativamente reducido.

En la Fig. 5.35 observamos una válvula de control de flujo de construcción sencilla. Está compuesta por una válvula de retención que permite el libre flujo reverso y una válvula de aguja que efectúa el control del flujo en una de sus direcciones.

Puede ser utilizada en circuitos hidráulicos con presiones de hasta 3.000 lb/pulg² y, estando construida en acero, con presiones de hasta 5.000 lb/pulg².

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