Selección del accionamiento de válvulas neumáticas y estados seguros

Una válvula neumática direccional determina por dónde puede circular el aire comprimido. El método de accionamiento determina cómo cambia de estado la válvula. Los accionamientos manuales, mecánicos, neumáticos y por solenoide pueden controlar configuraciones similares de corredera o asiento.

La selección correcta comienza con la trayectoria de flujo requerida. Los ingenieros deben definir los puertos, las posiciones, el estado normal, el comportamiento de retorno, la demanda de flujo y el comportamiento seguro después de una pérdida de energía.

Lea primero la función de la válvula

Una válvula 2/2 tiene dos puertos y dos posiciones. Inicia o detiene una trayectoria de flujo. Una válvula 3/2 controla comúnmente un cilindro de simple efecto o pilota otra válvula. Una válvula 5/2 alterna las trayectorias de presión y escape para un cilindro de doble efecto.

Una válvula 5/3 añade una posición central. Esa posición puede bloquear los puertos, descargar los puertos del actuador o aplicar presión siguiendo un patrón definido. Compruebe el símbolo y los datos del fabricante. El número de puertos por sí solo no revela el comportamiento de la posición central.

Funcionamiento manual y mecánico

Los pulsadores, palancas, pedales y mandos giratorios proporcionan control humano directo. Los accionamientos de rodillo y émbolo permiten que el movimiento de la máquina desplace una válvula. Estas opciones funcionan sin una orden eléctrica y pueden simplificar la configuración local o las funciones de respaldo.

El control manual no hace que un circuito sea seguro automáticamente. Una válvula con enclavamiento puede permanecer en su última posición después de soltarla. Una válvula con retorno por resorte vuelve a su posición cuando se elimina la fuerza. La elección cambia el comportamiento de rearranque después de restablecer la presión.

Los accionamientos mecánicos requieren una alineación y un recorrido correctos. Un exceso de recorrido daña la válvula o el montaje. La carga lateral puede provocar conmutaciones intermitentes. Las protecciones deben evitar el accionamiento accidental y, al mismo tiempo, permitir el acceso intencionado.

Funcionamiento directo y pilotado

Una válvula de accionamiento directo utiliza la fuerza de entrada para mover el elemento principal de control del flujo. Esto funciona bien con caudales menores. Una válvula pilotada utiliza una etapa de control más pequeña para mover una etapa principal de mayor tamaño.

El accionamiento pilotado reduce la fuerza eléctrica o mecánica necesaria en el operador. También introduce, en muchos diseños, un requisito de presión piloto mínima. Es posible que una válvula pilotada no cambie de posición con una presión de suministro baja, aunque su solenoide esté energizado.

El suministro piloto externo separa la presión de control de la presión de trabajo. Esto resulta útil en aplicaciones de vacío, circuitos de baja presión o presiones principales inestables. También añade tubos, puertos y puntos de fallo que deben aparecer en los planos.

Control por solenoide desde un PLC

Un solenoide convierte la corriente eléctrica en movimiento mecánico. La bobina puede accionar directamente la válvula principal o activar una etapa piloto. Confirme la tensión de la bobina, la corriente, la capacidad de servicio, el conector, la supresión y la clasificación ambiental.

La salida del PLC debe ser adecuada para la carga de la bobina. Compruebe la corriente continua y el comportamiento de la corriente de arranque. Utilice un relé de interfaz cuando lo exijan la capacidad de la salida, la política de aislamiento o las prácticas de mantenimiento. Hay hardware relacionado disponible en la colección de relés industriales.

La supresión limita la tensión producida cuando se desenergiza una bobina de CC. Un diodo proporciona una supresión eficaz, pero puede ralentizar la liberación. Otros supresores pueden liberar más rápido, aunque permiten un transitorio mayor. La polaridad es importante cuando el conector contiene un diodo o un indicador.

Comportamiento con un solenoide y con dos solenoides

Una válvula con un solenoide suele utilizar un retorno por resorte. Al quitar la alimentación, la válvula se desplaza hacia su posición normal definida. Esto puede producir un comportamiento predecible ante una pérdida de alimentación, pero la posición normal debe coincidir con la evaluación de riesgos del proceso.

Una válvula con dos solenoides suele ser biestable. Un pulso en una bobina desplaza la corredera, y la válvula puede permanecer allí después de que desaparezca la señal. El PLC no debe energizar simultáneamente bobinas opuestas, a menos que el fabricante lo permita.

El estado almacenado puede sorprender a los equipos de mantenimiento. Después de un ciclo de la alimentación de control, la posición física de la corredera puede no coincidir con la memoria de comandos del PLC. La lógica de arranque debe establecer y verificar un estado conocido antes de que comience el movimiento automático.

El caudal, la presión y el escape son importantes

Dimensione la válvula para la velocidad requerida del actuador con una presión realista. Los racores pequeños, los tubos largos, los silenciadores y las restricciones del colector pueden dominar la caída de presión. Los valores de caudal del catálogo requieren condiciones de prueba especificadas y no pueden sustituir un cálculo del circuito.

La contrapresión de escape puede ralentizar un cilindro o impedir su retorno completo. Los silenciadores contaminados crean restricciones ocultas. Los reguladores de caudal en escape suelen proporcionar una velocidad estable del cilindro, pero la disposición adecuada depende de la dirección de la carga y del comportamiento del movimiento.

La calidad del aire afecta a la fricción de la corredera, las juntas y los conductos piloto. Siga las instrucciones del fabricante de la válvula sobre filtración y lubricación. Añadir aceite a un sistema que no requiere lubricación puede crear una dependencia de mantenimiento a largo plazo.

Defina el estado seguro

Detener la salida eléctrica no necesariamente elimina la energía neumática. Los cilindros, depósitos y conductos bloqueados pueden conservar presión. La gravedad y las fuerzas externas pueden mover un actuador después del escape.

Una evaluación de riesgos debe definir el aislamiento, la descarga, la supervisión y la prevención del rearranque inesperado. Una válvula direccional normal no es un dispositivo de aislamiento con clasificación de seguridad sin la documentación y la arquitectura de apoyo correspondientes.

Ponga en marcha con pruebas observables

Verifique el símbolo de la válvula, las etiquetas de los puertos, los datos de la bobina, los tubos y la orientación del colector antes de presurizar. Comience con una presión reducida cuando el proceso lo permita. Utilice el accionamiento manual únicamente siguiendo un procedimiento controlado.

Ordene cada estado y confirme la respuesta de la corredera, la dirección del actuador, los sensores de fin de carrera y el escape. Mida la presión cerca del actuador durante el movimiento. Un manómetro de suministro en buen estado puede ocultar una restricción grave aguas abajo.

Pruebe la pérdida de alimentación eléctrica, la pérdida de presión piloto y el restablecimiento del aire. Confirme que la máquina no se reinicie inesperadamente. Registre el tiempo normal de conmutación y la corriente de la bobina para facilitar la resolución de problemas posterior.

Solucione los problemas siguiendo la trayectoria de energía

Si el indicador de la bobina está encendido pero la válvula no cambia de posición, mida la tensión en la bobina bajo carga. Después, compruebe la presión piloto, el comportamiento del accionamiento manual y la contaminación. Un clic no demuestra que la corredera principal se haya movido.

Si la válvula cambia de posición pero el actuador se detiene, inspeccione la presión, la restricción del escape, los tubos y la carga mecánica. Si la dirección es incorrecta, compare los tubos instalados con el símbolo de la válvula antes de cambiar la lógica del PLC.

Festo describe las válvulas direccionales como dispositivos que abren, bloquean o redirigen las trayectorias del aire comprimido. Su descripción general de las válvulas de control direccional separa la función de la válvula del accionamiento. Los dispositivos de realimentación relacionados pueden consultarse en la colección de posicionadores de válvulas.