Comprensión de las Válvulas Neumáticas de 5/2 y 4/2 vías

Comprensión de las válvulas neumáticas de 5/2 y 4/2 vías

Electroválvula neumática de 5/2 vías

Figura 1: electroválvula neumática de 5/2 vías

Las electroválvulas neumáticas de 5/2 vías y 4/2 vías se utilizan en sistemas de automatización y control industrial. Son un componente integral en el suministro de aire comprimido a diversos tipos de equipos neumáticos, como los cilindros neumáticos. La diferencia en estas válvulas es su número de puertos y estados de posición:

  • Una electroválvula neumática de 5/2 vías tiene cinco puertos y dos estados de posición.
  • Una electroválvula neumática de 4/2 vías tiene cuatro puertos y dos estados de posición.

Ambos tipos de válvulas funcionan de forma similar a los dispositivos neumáticos de control, como los cilindros neumáticos de doble efecto. La principal diferencia es el tratamiento del aire de escape.

  • Una válvula de 5/2 vías controla el flujo de aire en un puerto del cilindro y controla el escape del otro puerto. Gracias al quinto puerto, esta válvula puede controlar con precisión los gases de escape procedentes de ambos puertos del cilindro.
  • Una válvula de 4/2 vías también controla la entrada y salida de aire del cilindro. Sin embargo, el escape de cualquiera de los orificios del cilindro está controlado por el mismo orificio de válvula, lo que significa que las velocidades de escape deben ser idénticas en ambas direcciones.

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Designaciones de puertos

Los distintos fabricantes utilizan diferentes designaciones para los puertos. Sin embargo, hay dos normas principales muy utilizadas en el sector: los números(ISO 11727) y las letras.

  • Números de 5/2 vías (A): Orificio de suministro de aire (1), orificios de salida (2, 4) y orificios de escape (3, 5)
  • Cartas de 5/2 vías (B): Orificio de suministro de aire (P), orificios de salida (A, B) y orificios de escape (EA, EB).
  • Números de 4/2 vías (C): Orificio de suministro de aire (1), orificios de salida (2, 4) y orificio de escape (3).
  • Letras 4/2 (D): Puerto de suministro de aire (P), puertos de salida (A, B) y puerto de escape (R).
Los orificios de las electroválvulas neumáticas suelen designarse con números o letras.

Figura 2: Los orificios de las electroválvulas neumáticas suelen designarse con números o letras.

Función del circuito

La función de circuito de la válvula describe qué puertos están conectados en cada uno de los estados de la válvula. Cuando se activa, la válvula pasa de un estado a otro y, en el caso de las válvulas monoestables (véase más adelante), un muelle la devuelve a su posición original cuando se desactiva.

  • 5/2 Estado 1: La toma de presión de alimentación (1, P) se conecta a la toma 2 (A). El puerto 4 (B) sale por el puerto 5 (EB).
  • 5/2 Estado 2: La toma de presión de alimentación (1, P) se conecta a la toma 4 (B). El orificio 2 (A) sale por el orificio 3 (EA).
  • 4/2 Estado 1: La toma de presión de alimentación (1, P) se conecta a la toma 2 (A). El puerto 4 (B) sale por el puerto 3 (R).
  • 4/2 Estado 2: La toma de presión de alimentación (1, P) se conecta a la toma 4 (B). El puerto 2 (A) sale por el puerto 3 (R).

Monoestable frente a biestable

Las válvulas de aire de 5 y 4 vías pueden ser monoestables o biestables.

  • Monoestable: El carrete de una válvula monoestable (Figura 3 etiquetada A y C) se desplaza de su posición de reposo cuando se activa la bobina única de la válvula. La posición de reposo es la posición normal que mantiene la válvula cuando no está energizada. Cuando se desenergiza, un muelle devuelve el carrete a su posición de reposo. Las válvulas monoestables requieren una potencia constante para mantener la posición energizada.
  • Biestable: Las válvulas biestables (Figura 3 etiquetadas como B y D) tienen dos bobinas. El carrete pasa de un estado a otro en función de la bobina activada. Cuando se desenergiza, el carrete permanece en su estado actual. La bobina opuesta debe ser energizada para mover el carrete a la otra posición.
4/2 monoestable (A), 4/2 biestable (B), 5/2 monoestable (C) y 5/2 biestable (D).

Figura 3: 4/2 monoestable (A), 4/2 biestable (B), 5/2 monoestable (C) y 5/2 biestable (D).

Diseño

Las electroválvulas neumáticas de 5/2 y 4/2 vías están disponibles en numerosas variaciones de diseño en cuanto a tamaño, material, color, interfaces de conexión, etc. Esta variedad es necesaria para cumplir diversos requisitos, como el uso médico, el procesamiento de alimentos y los entornos polvorientos y explosivos.

La mayoría de estas válvulas tienen un carrete móvil con juntas en toda su longitud, todo ello dentro de un cilindro central. Los puertos de las válvulas se conectan a este cilindro central. Las juntas bloquean o se conectan a los puertos de la válvula cuando el carrete se mueve a través del cilindro.

Directo y pilotado

Las electroválvulas neumáticas pueden ser de mando directo o piloto (indirecto):

  • Directo: El actuador magnético mueve directamente el carrete.
  • Piloto: La válvula utiliza la presión de entrada para ayudar a mover el carrete. Un pequeño cilindro neumático interno acciona el carrete. El llenado y vaciado del cilindro se controla mediante el actuador magnético de la válvula.

Anulación manual

Una electroválvula neumática de 5/2 ó 4/2 vías puede tener un mecanismo de anulación o bloqueo manual. Un mecanismo de bloqueo es beneficioso durante el mantenimiento; la válvula no cambia de posición hasta que se libera el bloqueo. Los elementos accionados (por ejemplo, cilindros o pinzas) también conservan su posición. Con una anulación manual, el sistema puede probarse sin accionar la válvula. Además, la válvula puede conmutarse manualmente pulsando el botón de anulación.

Tipos de conectores

Existen varios tipos y diseños de conectores que sirven para distintos fines en función de los requisitos de la electroválvula. Por ejemplo, los conectores pueden proteger las electroválvulas contra subidas de tensión y tienen luces LED que indican el estado de alimentación de la válvula. Más información sobre conectores en nuestro artículo sobre conectores DIN.

Aplicaciones

Las electroválvulas neumáticas de 4/2 y 5/2 vías pueden accionar cilindros neumáticos de doble efecto y actuadores neumáticos que requieren control en ambas direcciones. Sin embargo, una válvula de 5/2 vías, con su orificio de escape adicional, puede controlar independientemente la velocidad de escape en ambas direcciones, mientras que una válvula de 4/2 vías requiere que ambas direcciones compartan la misma velocidad de escape.

Escape controlado en ambas direcciones

  • Aplicaciones de alta velocidad:En las aplicaciones de alta velocidad, como el envasado, los sistemas de clasificación o las cadenas de montaje, la velocidad de accionamiento es crucial. Una electroválvula de 5 2 vías con vías de escape separadas puede permitir un escape más rápido de la presión de aire, lo que se traduce en tiempos de actuación más rápidos.
  • Aplicaciones de precisión: En aplicaciones que requieren un control preciso del movimiento, como en robótica o mecanizado de precisión, las vías de escape separadas pueden proporcionar un mejor control de la velocidad de accionamiento en ambas direcciones.
  • Aplicaciones críticas para la seguridad: En aplicaciones críticas para la seguridad, en las que el fallo de una pieza podría tener graves consecuencias, las vías de escape separadas pueden proporcionar redundancia. Si falla una vía de escape, la otra puede seguir funcionando.

El mismo tubo de escape en ambas direcciones

  • Aplicaciones de cilindros de simple efecto: En las aplicaciones que utilizan cilindros de simple efecto con retorno por muelle, basta con una vía de escape común (válvula de 4 vías), ya que la acción de retorno no depende del aire de escape.
  • Aplicaciones de velocidad menos críticas: En aplicaciones en las que la velocidad de accionamiento no es crítica, puede utilizarse una vía de escape común. Puede tratarse de sistemas neumáticos de uso general, abridores de puertas o movimientos mecánicos sencillos.
  • Aplicaciones sensibles a los costes: Las válvulas de 4/2 vías pueden ser más baratas que las de 5/2 vías. Si la aplicación no requiere alta velocidad o precisión, una válvula de 4/2 vías puede ser más rentable.

Preguntas frecuentes

¿Qué es una electroválvula de 5/2 vías?

Una electroválvula 5 2 tiene cinco puertos y dos estados. Puede cambiar entre dos estados diferentes para controlar el flujo de aire hacia y desde ambos puertos de aire de un cilindro neumático o actuador.

¿Qué es una electroválvula de 4 vías?

Una electroválvula de 4/2 vías tiene cuatro puertos y dos posiciones. Dos puertos suministran aire a cada lado de una electroválvula de doble efecto y el puerto restante se encarga del escape del cilindro.

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