¿Cómo elegir una válvula direccional para un sistema neumático?

La elección de una válvula direccional o de control de flujo es importante para el diseño y el mantenimiento de los sistemas neumáticos. Su selección errónea puede traer como consecuencias el bajo rendimiento de los sistemas, tales como paradas seguidas en las maquinarias y herramientas, mayor tiempo de mantenimiento y riesgos de seguridad.

¿Cuáles factores deberá tener en cuenta para elegir una válvula direccional?

Los factores más importantes a tener en cuenta son: El tamaño del puerto, el tipo de accionamiento, aplicación, la presión de trabajo y de diseño, la temperatura del fluido, los ciclos de trabajo y el caudal volumétrico.  

Tamaño del puerto 

Dependiendo de las tuberías y conexiones disponibles en nuestro sistema neumático es importante escoger una válvula con un puerto de conexión compatible. Por ejemplo, una válvula con una rosca hembra tipo G, necesita racores o tuberías con rosca G; es así como aseguraremos una correcta instalación y evitaremos fugas de aire. Lo mismo ocurre para las válvulas de puerto NPT.  

Accionamientos

Existen gran variedad de accionamientos y a grandes rasgos dependerá de la fuente de energía disponible.  

De forma general los podemos clasificar en:  

• Accionamientos manuales: son aquellos que deben ser activados físicamente por un operador. Entre ellos los más utilizados son los de pulsados, palanca y pedal. 
• Accionamientos mecánicos: estos también deben ser activados físicamente por un mecanismo, como un final de carrera, un tope mecánico, una compuerta, etc. Generalmente los vemos en la industria como rodillos, resortes y levas. 
• Accionamientos neumáticos: se accionan por medio de pilotos neumáticos que se conectan a la válvula lateralmente.  
• Accionamientos eléctricos: generalmente son controlados por PLC o computadores y son ampliamente utilizados actualmente en la industria. Suelen manejar voltajes de 24VDC, 110VAC y 220VAC. Los solenoides al ser energizados generan un campo electromagnético que mueve el vástago, permitiendo así el paso de aire comprimido.  

Aplicación

Dependiendo de la configuración de la válvula direccional, la misma servirá para controlar el accionamiento de cilindros neumáticos, compuertas, otras válvulas o motores. En este sentido, se recomienda investigar cuántas entradas, salidas y escapes de aire requiere un actuador neumático. Así mismo, según cómo deba funcionar el sistema, se elegirá una válvula con la cantidad de estados necesarios.  

Las válvulas direccionales pueden tener entre dos (2) a cinco (5) vías, además, de un mínimo de dos (2) y un máximo de tres (3) posiciones. Según las combinaciones, existen comercialmente las siguientes válvulas direccionales:

• 2 vías y 2 posiciones (2/2): este tipo de válvulas actúan como un habilitador de flujo. Sus dos vías se conectan para permitir o no el paso del fluido, dependiendo de si son abiertas o cerradas. 
• 3 vías y 2 posiciones (3/2): usadas principalmente para accionar otras válvulas de manera neumática, como escapes de aire y para accionar cilindros neumáticos de simple efecto. Pueden distribuir el aire en dos direcciones y poseen un escape. 
• 4 vías y 2 posiciones (4/2): estas válvulas pueden ser utilizadas para manejar cilindros doble efecto. Una de sus vías se conecta a la cámara trasera del cilindro y la otra a la cámara delantera, de esta forma, dependiendo del estado de la válvula, el cilindro puede realizar su extensión o retracción.
• 4 vías y 3 posiciones (4/3):  con este tipo de válvulas es posible realizar la alimentación de dos sistemas neumáticos diferentes o el avance, paro y retroceso de un cilindro. A diferencia de las válvulas anteriores esta cuenta con una posición central que puede ser, cerrada, abierta o a presión. 
• 5 vías y 2 posiciones (5/2): tienen un funcionamiento similar a las válvulas 4/2, su principal diferencia radica en que posee dos escapes de aire. Por ende, son excelentes para aplicaciones donde se necesite regular la velocidad.
• 5 vías y 3 posiciones (5/3): este tipo de válvulas son utilizada para la apertura de compuertas ya que permiten controlar el sentido del flujo para el avance y retroceso. Así mismo, como poseen dos escapes, también se puede regular la velocidad de apertura o cierre.

Presión  

Presión de trabajo de un sistema: es aquella a la cual los equipos estarán sometidos en condiciones de operación normales. 

Presión de diseño:  refiere a la presión máxima permitida por un equipo, siendo un valor especificado por el fabricante. Aunque es una presión que puede manejar el equipo, no se recomienda la aplicación de la misma por largos períodos de tiempo, ya que puede resultar en el daño de la válvula. 

Se recomienda que al momento de seleccionar una válvula, su presión de trabajo sea 25% por encima de la presión de la línea.

Temperatura de Trabajo 

Es importante considerar las temperaturas ambientales como de fluido a las que estará expuesta una válvula.

Sus componentes suelen ser metálicos o de caucho y pueden ser afectados por las distintas temperaturas. Por ello, debe revisarse el rango de temperatura de trabajo de los equipos, así se evitará que los elementos metálicos sufran dilatación y pierdan fuerzan o que los sellos de la válvula se desgasten.

Caudal Volumétrico 

Hace referencia al caudal de aire comprimido que pasa a través de los conductos internos de la válvula. Siendo de suma importancia para su funcionamiento, ya que dependiendo del mismo, podrán llenarse lento o rápido las cámaras de los cilindros, actuadores o máquinas neumáticas. 

El caudal volumétrico se calcula en pies cúbicos sobre segundo [ft³/s], litros por minuto [lpm] o metros cúbicos sobre segundos [m³/s]. 

Es de resaltar que, este es un factor técnico muy importante al momento de seleccionar una válvula direccional, ya que, podemos tener válvulas idénticas en apariencia, con el mismo tamaño de puerto, cantidad de vías y posiciones, pero con caudales volumétricos distintos.  

Ciclos de Trabajo 

Es la cantidad de veces que una válvula puede realizar la apertura y cierre de sus vías. Es importante revisar este parámetro para identificar si una válvula será capaz de realizar las repeticiones necesarias para el funcionamiento de un actuador en el tiempo requerido.  

Todos los criterios anteriores deben ser considerados a la hora de diseñar un sistema neumático y así seleccionar las válvulas requeridas. 

Para conocer el catálogo de válvulas direccionales que tenemos disponibles puede contactarse con nuestros ejecutivos de cuentas y recibir asesoría personalizada.