Por Josh Cosford, Editor colaborador
Parece una pregunta con una respuesta fácil, pero te sorprendería la frecuencia con la que la gente pregunta: «¿cómo funcionan las válvulas de alivio?»En la industria de la energía de fluidos damos por sentado nuestro conocimiento, pero todos y cada uno de nosotros en algún momento ignoramos literalmente cada componente hidráulico: la búsqueda del conocimiento tiene un principio, pero no un final.
Las válvulas de alivio son componentes utilizados en sistemas hidráulicos para limitar la presión del fluido en la parte del circuito que están instalados. Están construidos con una bola, un poppet o un carrete opuestos por un resorte e instalados en una cavidad o cuerpo portado. Un asiento es un objeto en forma de disco o cono que se encuentra dentro de un asiento mecanizado en sentido opuesto, y cuando se cierra por presión de resorte, proporciona una fuga muy baja. Un carrete es una varilla de acero mecanizada cilíndrica con ranuras de medición o muescas a las que también se opone la presión del resorte. Una válvula de carrete tiene más fugas que una válvula de asiento, pero el carrete proporciona características de medición superiores.
Las válvulas de alivio se instalan con mayor frecuencia en un sistema hidráulico después de la bomba. Esta ubicación proporciona la respuesta más directa e inmediata cuando la válvula de alivio se abre para purgar el líquido al depósito, reduciendo así la presión igual a su ajuste de resorte. La válvula de alivio se abrirá a medida que la presión causada por una carga o contrapresión aguas abajo aumente lo suficientemente alta como para forzar la tapa o el carrete a abrirse contra su resorte.
Una válvula de alivio funciona proporcionando un fluido excesivamente presurizado un camino abierto al tanque con el objetivo de reducir la presión del puerto de trabajo. A medida que la presión del fluido comienza a aumentar, la fuerza de esa presión se aplica a la parte inferior del carrete o la válvula, similar a lo que ocurre en el pistón de un cilindro. La válvula de alivio se abre modestamente al principio, sangrando tan poco líquido es necesario para mantener la presión como se requiere aguas abajo. Si la presión aguas abajo continúa aumentando, también lo hace la fuerza sobre el asiento o el carrete, empujándolo más contra el resorte hasta que la fuerza del resorte puntual se iguale con la fuerza hidráulica.
Las válvulas de alivio experimentan un aumento de presión resultante de la combinación de presión de carga, contrapresión y la energía requerida para fluir a través de la válvula en sí. La presión de agrietamiento es donde la fuerza del fluido inicial supera la fuerza asentada del resorte. A medida que la válvula fluye más fluido hacia el tanque, la tasa de aumento de presión es estable, ya que las fuerzas del fluido presurizado contrarrestan la tasa de compresión del resorte. A medida que la válvula se acerca completamente abierta, el aumento de presión aumenta de nuevo a medida que la válvula toca fondo y se somete a fuerzas de flujo.
A medida que disminuye el trabajo o la contrapresión y la válvula comienza a cerrarse, lo hace a velocidades diferentes a las que abrió. La diferencia entre la curva de apertura y cierre se llama histéresis y es indicativa de la calidad de su construcción. Las válvulas de mayor calidad con construcción avanzada tienden a tener un aumento de presión más bajo con una mejor histéresis.