¿Cómo funciona una válvula de aire de 3 vías?

¿Alguna vez ha mirado un sistema neumático y se ha preguntado qué hacen realmente esas extrañas válvulas con tres conexiones?

Lo entiendo. Cuando empecé a trabajar con sistemas de aire comprimido, las válvulas de 3 vías me parecían una especie de magia negra de la ingeniería. Pero una vez que comprendes cómo funciona una válvula de 3 vías, te das cuenta de que no es así. válvula de aire funciona, en realidad son bastante simples.

De hecho, estos pequeños dispositivos son los caballos de batalla de la automatización neumática. Lo controlan todo, desde los robots de las fábricas hasta los frenos de aire de los camiones.

Hoy, voy a explicar exactamente cómo un 3 way válvula de aire funciona. Sin tecnicismos complicados. Sólo información sencilla y práctica que puedes utilizar.

Vamos a sumergirnos.

¿Qué es una válvula de aire de 3 vías?

Lo primero es lo primero.

A 3 vías válvula de aire es básicamente un controlador de tráfico para aire comprimido. Tiene tres puertos (de ahí el nombre de "3 vías") y dirige el flujo de aire entre ellos.

Piénsalo como una intersección en Y en una carretera. El tráfico puede pasar de una carretera a cualquiera de las otras dos, dependiendo de cómo esté configurado el semáforo.

Lo mismo ocurre con una válvula de 3 vías.

Los tres puertos suelen estar etiquetados:

• P (Presión): Por donde entra el aire comprimido
• A (Actuador): Por donde pasa el aire para alimentar tu aparato
• R o E (Escape): Por donde se escapa el aire usado

Bastante sencillo, ¿verdad?

Los dos tipos principales de válvulas de aire de 3 vías

Aquí es donde la cosa se pone interesante.

Existen dos configuraciones principales de válvulas de 3 vías:

Válvulas normalmente cerradas (NC)

Este es el tipo más común que veo en aplicaciones industriales.

Cuando la válvula está "en reposo" (sin corriente):

• La toma de presión es bloqueado
• El puerto del actuador se conecta al escape
• Su cilindro neumático permanece retraído

Cuando le das energía:

• Puerto de presión abre al puerto del actuador
• El orificio de escape se cierra
• El aire comprimido fluye hacia tu aparato

Válvulas normalmente abiertas (NA)

Estos funcionan al revés.

En reposo:

• La presión fluye hacia el actuador
• El escape está bloqueado

Cuando se energiza:

• Presión bloqueada
• El actuador se conecta al escape

He descubierto que las válvulas NC son mucho más comunes. ¿Por qué? Por seguridad. Si la energía falla, la mayoría de los sistemas quieren ventilar la presión en lugar de mantenerla.

¿Cómo funciona una válvula de aire de 3 vías?

Ahora viene lo divertido.

Dentro de una válvula de 3 vías, normalmente encontrará uno de dos mecanismos:

Diseño del carrete

Esto es lo que verá en la mayoría de las válvulas industriales.

Imagine un cilindro que se desliza hacia delante y hacia atrás dentro del cuerpo de la válvula. Este cilindro (el carrete) tiene ranuras cuidadosamente mecanizadas que crean diferentes trayectorias de flujo a medida que se mueve.

Cuando el carrete se desplaza:

1. Bloquea un puerto
2. Abre otra
3. Crea una nueva vía para el aire

¿La belleza? Es super fiable. He visto distribuidores funcionar durante millones de ciclos sin fallar.

Diseño Poppet

Estos utilizan un enfoque diferente.

En lugar de un carrete deslizante, las válvulas de asiento utilizan discos accionados por resorte que se abren o cierran de golpe. Son como las válvulas del motor de tu coche, pero mucho más pequeñas.

¿La ventaja? Sellan mejor que los distribuidores. ¿La desventaja? Suelen estar limitados a caudales más pequeños.

Aplicaciones en el mundo real (donde las ha visto sin saberlo)

Esta es la parte buena.

Las válvulas de 3 vías son en todas partes. Probablemente hoy hayas interactuado con docenas de ellos sin darte cuenta.

Cilindros de simple efecto

Esta es la aplicación de pan y mantequilla.

Un cilindro de simple efecto sólo necesita presión de aire para moverse en una dirección. Un muelle lo devuelve a la posición inicial.

La válvula de 3 vías lo controla perfectamente:

• Energizar = extender el cilindro
• Desenergizar = el muelle devuelve el cilindro

Los veo en todo, desde puertas automatizadas hasta prensas industriales.

Actuadores neumáticos

Válvulas de bola, válvulas de mariposa, de todo. Si se acciona neumáticamente, probablemente haya una válvula de 3 vías controlándola.

La válvula dirige el aire para abrir o cerrar el actuador. Así de sencillo.

Aplicaciones de soplado

¿Necesita eliminar virutas de una máquina? ¿Quitar el polvo de un producto?

Las válvulas de 3 vías destacan en este ámbito. Pueden cambiar rápidamente entre el suministro de aire para el soplado y la ventilación cuando haya terminado.

Elegir la válvula adecuada (no cometa estos errores)

Tras años especificando estas cosas, he aprendido lo que importa.

Capacidad de caudal

Este es el error #1 por lo que veo.

La gente elige una válvula demasiado pequeña para su aplicación. ¿El resultado? Movimiento lento del cilindro o fuerza de soplado inadecuada.

Comprueba tu:

• Caudal requerido (SCFM o litros/min)
• Cv de la válvula (coeficiente de caudal)
• Tamaño de los puertos

Consejo profesional: en caso de duda, elige una talla más. La diferencia de coste es mínima, pero la mejora de rendimiento puede ser enorme.

Tiempo de respuesta

¿A qué velocidad debe cambiar su válvula?

Electroválvulas estándar: 10-50 milisegundos
Válvulas de alta velocidad: Menos de 10 milisegundos
Válvulas pilotadas por aire: 50-200 milisegundos

Para la mayoría de las aplicaciones, la velocidad estándar está bien. Pero si realiza funciones de clasificación o seguridad a alta velocidad, preste atención a esta especificación.

Consideraciones medioambientales

¿Adónde va la válvula?

¿Entorno interior limpio? La válvula estándar está bien.
¿Zona de lavado? Visite IP65 o mejor.
¿Atmósfera explosiva? Necesita seguridad intrínseca o a prueba de explosiones.

Lo aprendí por las malas cuando falló una válvula estándar en una zona de lavado de una planta alimentaria. No fue divertido.

Consejos de instalación que le ahorrarán dolores de cabeza

A lo largo de los años, he visto todos los errores de instalación posibles. He aquí cómo evitarlos:

La orientación del puerto es importante

Compruebe siempre cuál es el puerto antes de conectando.

La mayoría de las válvulas tienen pequeñas etiquetas (P, A, R) fundidas en el cuerpo. Pero es fácil no verlas. He visto técnicos experimentados conectarlos al revés.

¿Resultado? El cilindro se extiende cuando debería retraerse. Ups.

La filtración no es opcional

El aire comprimido es sucio. Como, realmente sucio.

Instale un filtro de 5 micras antes de la válvula. Mínimo.

Si no lo hace, sustituirá las válvulas mucho antes de lo necesario. La contaminación es el asesino de la válvula #1 que veo.

Móntelo bien

Por lo general, las válvulas de 3 vías pueden montarse en cualquier orientación. Pero aquí está la cosa:

Móntalos para facilitar el acceso. Usted voluntad Si no, en algún momento tendrás que repararlos o sustituirlos. No los entierres detrás de otros equipos.

Además, utiliza los orificios de montaje. No dejes que cuelguen de la tubería. La vibración acabará provocando fugas o averías.

Solución de problemas comunes

Cuando una válvula de 3 vías falla, suele ser por uno de estos problemas:

La válvula no conmuta

En primer lugar, comprueba lo obvio:

• ¿Recibe corriente? (Prueba con un medidor)
• ¿Es correcto el voltaje? (¿12V, 24V, 110V?)
• ¿Están bien las conexiones?

Si la electricidad está bien, puede que la válvula esté atascada. Prueba a accionarla manualmente (la mayoría tienen un botón de anulación manual).

Funcionamiento lento

Esto casi siempre significa baja presión de aire o flujo restringido.

Compruébalo:

• Presión de alimentación (debe estar dentro del rango nominal de la válvula)
• Estado del filtro (puede estar obstruido)
• Tamaño del tubo (un tubo demasiado pequeño restringe el flujo)

Fugas

Las fugas internas (fugas cruzadas) significan juntas desgastadas. Es hora de reconstruir o sustituir.

Las fugas externas suelen deberse a racores sueltos o roscas dañadas. A menudo se pueden solucionar sin cambiar la válvula.

Estrategias de control avanzadas

Una vez dominadas las nociones básicas, se pueden hacer cosas muy ingeniosas con las válvulas de 3 vías.

Control de velocidad

Añade controles de flujo al puerto de escape. Esto le permite controlar la velocidad del cilindro de forma independiente en cada dirección.

Lo uso todo el tiempo para:

• Puertas de cierre suave
• Operaciones de prensado controladas
• Absorción de impactos

Regulación de la presión

Instala un regulador entre la válvula y el cilindro. Ahora puedes controlar tanto la fuerza como el movimiento.

Genial para:

• Operaciones de montaje delicadas
• Fuerza de sujeción variable
• Prueba de diferentes ajustes de presión

Circuitos de válvulas múltiples

Conecte varias válvulas de 3 vías para crear patrones de movimiento complejos.

Ejemplo: Dos válvulas pueden controlar un cilindro de doble efecto, ofreciéndole más opciones de control que una sola válvula de 5 vías.

La elección correcta para su aplicación

¿En resumidas cuentas?

Comprender cómo un 3 vías válvula de aire funciona abre un mundo de posibilidades de control neumático. Estos sencillos dispositivos son los componentes básicos de la automatización.

Tanto si se trata de diseñar un nuevo sistema como de solucionar problemas de uno ya existente, los principios son los mismos:

• Conozca sus necesidades de caudal
• Elija el tipo de válvula adecuado (NC o NO)
• Instálelo correctamente
• Manténgalo regularmente

Domine estos conceptos básicos y se sorprenderá de lo que puede conseguir con el aire comprimido.

¿Y lo mejor? Cuando se entiende una válvula de 3 vías, se entienden todas. Los principios son universales, tanto si se trata de una pequeña válvula $20 como de una enorme unidad industrial.

Así que la próxima vez que vea un sistema neumático, fíjese bien en esas válvulas de 3 vías. Ahora ya sabes exactamente qué hacen y cómo funcionan.

Genial, ¿verdad?