Cuando la válvula deslizante de carrete normalmente abierta es actuada se cierra el paso de flujo como se muestra en la imagen de arriba.
Cuando no es actuada, pasa a su posición normal, que es la de estar abierta.
Cuando la válvula deslizante de carrete normalmente abierta es actuada se cierra el paso de flujo como se muestra en la imagen de arriba.
Cuando no es actuada, pasa a su posición normal, que es la de estar abierta.
En la imagen de arriba se muestra una válvula de carrete deslizante que es normalmente cerrada siendo actuada. Al actuarse el flujo puede pasar a través de ella. El símbolo de la derecha muestra la representación del funcionamiento de este tipo de válvula. Aquí se muestra cuando es normalmente cerrada y está siendo actuada por una palanca manual.
En esta otra imagen se muestra cuando no está siendo actuada. Así pasa a su posición normal, que es estar cerrada.
Normalmente para cierre de tuberías se utilizan válvulas de cierre de globo, válvulas de cierre de 1/4 de vuelta y válvulas de compuerta o de bola.
Se pueden utilizar válvulas de cierre para llenar o vaciar recipientes. Cuando se llene el recipiente se cierra la válvula de drenado y cuando se drene el recipiente se cierra la válvula de entrada.
Las bombas manuales usan válvulas de cierre para el ariete hidráulico pueda regresar a su posición inicial.
Las válvulas de cierre se eligen de acuerdo al tipo de fluido que van a manejar, a la presión a la que van a ser utilizadas y al rango de fljuo del sistema hidráulico. Se prefieren válvulas de acero para ser usadas con aceites de petróleo y para ser usadas con agua se prefieren las válvulas de latón o de bronce.
Se necesita una válvula de cierre para cada indicador de presión dentro del sistema hidráulico. La válvula de cierre debe estar siempre cerrada y solo ser abierta cuando se quiera tomar la la medida de presión del indicador. Si no hay una válvula de cierre antes del indicador, éste puede ser dañado por las pulsaciones o aumentos de presión accidentales. Una válvula de cierre para indicador aumenta su tiempo de vida útil.
Se debe utilizar una válvula de cierre cuando el depósito de aceite esté colocado más arriba que la bomba hidráulica. Esto para poder cerrarla cuando se hagan reparaciones a la bomba, o cuando se reemplace, o cuando se limpien o cambien los filtros.
Se debe usar un candado para mantenerla en su posición abierta para que nadie la pueda cerrar si la bomba está siendo utilizada.
Las válvulas de cierre también se utilizan para detener equipos como motores de aire, vibradores operados por aire, intensificadores de aire y a veces hasta motores hidráulicos.
Hemos estado trabajando en nuestro curso de Hidráulica Básica. Este curso lo presentamos por medio de una serie de videos en Youtube. En él se explican conceptos básicos de hidráulica tales como los componentes de uns sistema hidráulico; definiciones de términos de hidráulica, válvulas hidráulicas, bombas hidráulicas, cilindros hidráulicos y muchas cosas más.
El curso no está completo todavía pero hemos estado añadiendo videos mensualmente a nuestro canal de Aceros y Sistemas Hidráulicos en Youtube. Aquí abajo está el enlace para que puedan ver nuestro canal y nuestros videos:
https://www.youtube.com/channel/UCqBKViUyI1BXivPZeKjeBLA
Subscríbanse a nuestro canal para que sepan cuando añadamos videos al curso de Hidráulica Básica. Aquí abajo está el enlace a uno de los videos dónde se habla acerca de las partes de un cilindro hidráulico:
En la imagen de arriba se muestran símbolos que representan las funciones de las válvulas de cierre y de aguja. El símbolo A es el símbolo que se utiliza para propositos generales para válvulas de cierre de 2 vías. Los símolos B y C se utilizan cuando el flujo tiene que ir en una dirección específica. Las válvulas de estrangulación utilizan los símbolos D y E. Cuando se dibuja una flecha arriba de los símbolos D y E quiere decir que la válvula es ajustable.
Las válvulas de cierre manual tipo bola pertenecen a el grupo de válvulas que sirven para cerrar o abrir el paso del flujo en el sistema hidráulico. La mayoría de este tipo de válvulas actúan manualmente, pero hay algunas que operan con solenoide.
Estas válvulas pueden ser utilizadas en combinación para controlar la dirección de viaje de un cilindro o para controlar la dirección de rotación de motores hidráulicos. Sin embargo, la gran mayoría de las veces se utilizan simplemente para cerrar el paso del fluido.
Las válvulas tipo bola tienen ventajas, tales como: precio moderado; se abren y cierran fácilmente; el flujo puede ir casi sin restricciones cuando está abierta; y el sellado es a prueba de fugas cuando está cerrada. Hay muchos tamaños y modelos de válvulas de cierre manual tipo bola y se pueden instalar fácilmente en los sistemas hidráulicos.
Una válvula de alivio hace que cuando haya demasiada presión dentro del sistema el flujo se desvíe hacia el tanque de retorno. Esto sirve para que la presión en exceso no genere daños tanto a la tubería como a los componentes del sistema hidráulico. Entonces, una válvula de alivio funciona como una válvula de seguridad.
La perilla de la válvula de alivio se ajusta según la presión que se quiera tener dentro del sistema. Por ejemplo, si se quiere que no haya más de 1,000 PSI en un sistema hidráulico, se ajusta la perilla para que a partir de los 1,000 PSI todo o una parte del flujo se vayan al tanque de retorno.
En la imagen de arriba podemos ver la válvula de alivio cuando la presión todavía es menor que 1,000 PSI, en este ejemplo. En la imagen de abajo podemos ver cuando la presión es mayor que 1,000 PSI y por lo tanto el flujo ya se está yendo al tanque de retorno para que no haya daños en el sistema hidráulico.
Las válvulas de control de flujo controlan cuanto flujo puede pasar de una sección de la tubería del sistema hidráulico a la otra. Las válvulas de control de flujo tipo aguja, como la que se muestra arriba, controlan la velocidad del fluido a través del sistema hidráulico. La perilla se puede ajustar para que reduzca o incremente el flujo y la velocidad del sistema hidráulico.
En estas imágenes de arriba la válvula es de 3 vías, ya que tiene tres puertos. Dos puertos de salida, el A y el B, y un puerto de entrada, el puerto P. A esta válvula se le conoce como una válvula de 3 vías y dos posiciones. Porque tiene una entrada y dos salidas (3 vías) y puede permitir que el flujo vaya al puerto de salida A o al puerto de salida B (2 posiciones).
También existen válvulas de 4 vías y 3 posiciones y válvulas de 5 vías las cuáles veremos más adelante. Las fotos de abajo son de válvulas reales de control direccional.
Las válvulas de control direccional tienen un carrete que se desliza dentro de ellas. Al deslizarse el carrete hace que el flujo pueda pasar por alguno de los puertos de salida de la válvula según se requiera. En la imagen de arriba el carrete está permitiendo que el flujo vaya al puerto de salida A. En la imagen de abajo el carrete deslizante está permitiendo que el flujo vaya al puerto de salida B. De esta manera las válvulas de control direccional distribuyen el flujo que proviene de la bomba hacia el puerto de salida que se requiera.
Los cilindros hidráulicos generalmente no están diseñados para resistir cargas laterales, sin embargo hay aplicaciones en las que tiene que resistir cierta carga lateral pesada. Para este tipo de aplicaciones se recomienda hacer alguna de las siguientes tres cosas:
1) Si hay suficiente espacio utilizar un cilindro de doble extremo.
2) Se le puede instalar un cojinete externo al cilindro hidráulico.
3) Se puede pedir un cilindro a la medida a las fábricas que hacen cilindros con especificaciones especiales.
La carga lateral puede causar que el vástago se doble, una vez que un vástago se dobla es muy difícil enderezarlo y la mayoría de las veces tiene que ser reemplazado. Un vástago doblado también ocasiona fugas en los sellos y daños a los sellos.
La mejor forma de prevenir los efectos dañinos de una carga lateral es estar preparados para ella. Ya sea intentando hacer que no haya carga lateral o implementar medidas para hacerla menos dañina como las mencionadas arriba.
En este sistema hidráulico se muestra como se intensifica la presión en el extremo del vástago o perno.
El área de superficie del extremo del vástago es menor, porque el vástago está en medio de ella, en este caso en una relación 2:1, o sea la mitad de superficie que la del extremo ciego. Entonces la presión que entra por el extremo ciego del cilindro, que en el dibujo, es de 1,000 PSI, al pasar al extremo del vástago se hace el doble, 2,000 PSI.
Es importante saber que la presión va a ser siempre más alta del lado del extremo del vástago que del lado del extremo ciego. Saber esto permite hacer consideraciones necesarias para el diseño del cilindro hidráulico para que los componetes del lado del extremo del vástago puedan resistir una presión mayor que los componentes del extreo ciego.
Los anillos Chevron se utilizan en juegos de dos y de seis hasta ocho anillos. Se añade un anillo cada 500 o 700 PSI de presión adicional. Cuando se utilizan en pistones de doble acción deben utilizarse por lo menos dos juegos de cada lado del pistón.
Cuando se reemplazan, el juego de estos sellos algunas veces no es del mismo tamaño que el anterior por cuestiones de manufactura del fabricante. Si el nuevo juego es más pequeño que el anterior se pueden agregar espaciadores y si es más grande se puede remover uno de los sellos y agregar espaciadores después.
Los anillos Chevron son los selladores más finos y suaves que hay, son los que mejor evitan las fugas. Sin embargo están siendo descontinuados por los fabricantes ya que prefieren utilizar los Sellos-U que son más económicos, y más fáciles de instalar y reemplazar. Algunos fabricantes los siguen utilizando, sobretodo cuando es muy necesario evitar fugas y tener una larga vida útil.
Este tipo de sellos seguramente fue el primero en ser utilizado como sello de pistón. Antes eran de cuero y eran impregados con cera para sellar poros y para que fueran más rígidos. No son muy utilizados en la actualidad para aplicaciones comunes pero sí son todavía utilizados para cilindros especiales para aire comprimido en donde son muy útiles debido a su rigidez.
Los O-Rings son utilizandos mucho como sellos estáticos en muchos cilindros industriales, equipo móvil y maquinaria agrícola para sellar las tapas y los cuellos del perno del barril. Este tipo de sellos es muy bueno para sellar a presiones altas pero a bajas presiones, a menos de 50 PSI, tiende a fugar aceite. Los O-Rings son baratos, fáciles de reemplazar y su instalación es muy fácil.
Existen O-Rings sin roldanas de apoyo que pueden llegar a ser utilizados para presiones no mayores de 1500 PSI.
Para presiones mayores a 1500 PSI se debe utilizar una roldana de apoyo para cada lado del O-Ring.
También, un O-Ring puede ser utilizado como expansor de una banda de plástico. El O-Ring mantiene a la banda de plástico en contacto con el barril.
La presión del fluido puede estirar o aplastar el O-Ring contra la corta distancia que existe entre el barril y el pistón. Para evitar esto se pueden utilizar las roldanas de apoyo laterales.
Este tipo de sellos es utilizado solamente para sellos de pistón, no para sellos de vástago y pueden soportar choques de presión o choques de carga. Son generalmente hechos de fierro vaciado y para algunas aplicaciones sencillas solo es necesario dos anillos anillos por pistón y para otras aplicaciones más complejas pueden tener de cuatro a seis anillos.
Estos anillos no son a prueba de fugas y hay algunas aplicaciones en las que no deben ser utilizados como: Donde el cilindro opere en posición vertical y tenga que detenerse a lo largo del recorrido de su carrera. Donde trabajando horizontalmente se tengan que resistir reacciones de fuerza contra el perno del cilindro. Donde opere en un sistema de alta presión que esté en un circuito de varios ramales.
La mayoría de fabricantes de sellos hidráulicos parece favorecer a los Sellos-U para sellos de pistón, de vástago y para cilindros tanto industriales como móviles.
Las ventajas principales de los Sellos-U son varias: Son más económicos que paquetes de anillos múltiples y más fáciles de reemplazar. Solamente un sello es necesario para un cilindro de acción simple y dos anillos en los de doble acción, en lugar de anillos múltiples con adaptadores arriba y abajo. Son auto cargados, no requieren resortes, tuercas de ajuste o láminas de ajuste. Son muy buenos para prevenir fugas pero no tan buenos como los Sellos Chevron o los O-Rings. Los Sellos-U que están hechos de Poliuretano son mucho más resistentes que los Sellos-U que están hechos de Buna-N.
Algunos fabricantes de sellos hidráulicos han desarrollado Sellos-U los cuales tienen un O-Ring instalado entre los labios que actua como resorte y carga contra las superficies de trabajo. La ventaja de estos sellos es que operan sin fugas a altas o bajas presiones.
Antes del año 1900 se utilizaban sistemas hidráulicos simples que tenían una válvula y un cilindro. Éstos sistemas trabajaban con agua, sin embargo eran muy inestables, los paquetes de sellos fugaban mucho y se tenían que hacer ajustes constántemente para que no se dañara el sistema. Los primeros sellos hidráulicos fueron de cuero pero hoy en día los fabricantes de sellos seleccionan cuidadosamente el material del que están hechos los sellos y ofrecen varios materiales que pueden ser utilizados en diferentes tipos de aplicaciones.
El diseño del sistema hidráulico es uno de los factores que definen el tipo de material de los sellos hidráulicos. Si van a ser utilizados en aire o para uso hidráulico, para el tipo de fluidos con los que van a ser utilizados y el rango de presión y temperatura, ajuste o apriete de sellos requerido y el rango de trabajo.
Material del Sello: | Recomendado para: | Rango de Temperatura: |
---|---|---|
Cuero impregnado con cera | Aire, aceite, agua a temperatura limitada | -53°C + 82°C |
Cuero impregnado con hule | Aire, aceite, agua a alta temperatura | -53°C + 121°C |
Buna-N, Hycar | Aire, aceite, agua, agua/glicol | -40°C + 121°C |
Neopreno | Agua, agua/glicol | -40°C + 121°C |
Vitón | Aire, aceite, agua, agua/glicol, fosfato, éster | -40°C + 232°C |
Poliuretano | Aceite | -28°C + 93°C |
Teflón, Kel-F | Aceite, agua, fosfato, éster, agua/glicol | -195°C + 260°C |
Este tipo de sellos no deben utilizarse en con aceite a base de petróleo. Están hechos para uso con aceite que no es de base de petróleo, como el aceite para carros.
Es muy duro, por lo tanto no es tan efectivo ni tan flexible como un sello hecho de hule sintético. Generalmente no es utilizado como sello sino como un anillo de soporte para proteger a otro sello.
Éste fue el material que se utilizó para los primeros sellos y todavía se usa para mecanismos empujadores de puertas, bombas de agua, y bombas para neumáticos.
Los cilindro para equipo móvil son diseñados para trabajar en exteriores. Se utilizan para industrias diversas, tales como la construcción de carreteras, maquinaria de construcción, madereros, manejo de materiales, minería y aplicaciones similares. Generalmente no tienen que hacer tantos ciclos de trabajo como los cilindros industriales que están diseñados para estar dentro de una fábrica.
Son más ligeros que los cilindros que se utilizan en las plantas industriales y su diseño les permite ser desensamblables para que puedan ser reparados más fácilmente o para que las partes que hayan sido dañadas puedan ser reemplazadas con facilidad.
A la tapa del extremo ciego de los cilindros para equipo móvil se le pone una cuña o es atornillada dentro del barril para que pueda ser removida fácilmente cuando se tengan que cambiar los sellos internos.
Los cilindros industriales de cabeza cuadrada tienen las tapas de los extremos cuadradas y están sujetadas entre sí por pernos roscados. Este tipo de cilindros es aceptado para operaciones hidráulicas y neumáticas de maquinaria en interiores de plantas hidráulicas. Han sido diseñados para trabajar en interiores y durar mucho tiempo trabajando sin tanto mantenimiento como un cilindro normal. Estos cilindros son raramente utilizados en exteriores, ya que los cilindros móviles son más adecuados para trabajar en el exterior.
Sus cabezas cuadradas han sido diseñadas bajo estándares de compatibilidad industriales, por lo tanto pueden ser intercambiables con las de otros fabricantes.
Los cilindros de cabeza cuadrada son agrupados en dos tamaños:
1.- Tamaño pequeño, para bajas presiones y uso ligero (de 350 a 1500 PSI).
2.- Tamaño grande, para altas presiones y trabajo pesado (de 300 a 5000 PSI).