Introducción
Este artículo describe el trabajo realizado por ISO en el desarrollo de una nueva norma para las pruebas de válvulas de control moduladas eléctricamente (reemplazando ISO 6604 con ISO 10770-1), abordando específicamente la cuestión de qué distingue exactamente a las servoválvulas de las válvulas proporcionales. Para aclarar esta cuestión, el Instituto Nacional Estadounidense de Estándares (ANSI) financió específicamente un proyecto en el Instituto de Energía Fluida del Instituto de Tecnología de Milwaukee para realizar investigaciones específicas. A lo largo de un año, el proyecto produjo recomendaciones para resolver los problemas de estandarización, en particular proponiendo definiciones para los dos términos clave: "servoválvula" y "válvula proporcional". Posteriormente, estas definiciones fueron adoptadas formalmente como terminología y definiciones dentro de la norma ISO. Esto demuestra el rigor del proceso de establecimiento de estándares ISO.
Actualmente, las definiciones de válvulas de control proporcional y servoválvulas se han incorporado formalmente en la norma nacional GB/T 17446-2024, de la siguiente manera:
Servoválvula: válvula de control continuo modulada eléctricamente con una banda muerta inferior al 3 % de la carrera del carrete.
Válvula de control proporcional: Una válvula de control continuo modulada eléctricamente con una banda muerta del 3% o más de la carrera del carrete.
El siguiente texto establece los fundamentos proporcionados por los autores de las definiciones estándar.
En casi todos los cursos de formación industrial alguien me pregunta inevitablemente: ¿cuál es exactamente la diferencia entre una válvula proporcional y una servoválvula? Prefiero escuchar esta pregunta, ya que nos divierte un poco. Sin embargo, la respuesta más corta es: me niego a dejarme arrastrar por estos interminables debates. La norma técnica ISO 10770-1 (correspondiente a GB/T 15623 'Transmisión hidráulica - Válvulas de control hidráulicas moduladas eléctricamente - Parte 1: Métodos de prueba para válvulas direccionales de control de flujo de cuatro vías') proporciona ciertas definiciones. Antes de explicarlo, consideremos primero algunos antecedentes históricos.
Conclusión autorizada: el único estándar se basa en este indicador
El continuo crecimiento de las tecnologías electrónicas y eléctricas aplicadas a diversos tipos de sistemas hidráulicos ha despertado naturalmente un interés considerable en las válvulas proporcionales y las servoválvulas. De hecho, esto no ha escapado a la atención de los Comités Técnicos de ISO, ya que son responsables de la formulación de normas técnicas internacionales, en particular ISO/TC-131/SC-8, que tiene la tarea de estandarizar los componentes hidráulicos.
El Comité Técnico TC-131 es el organismo dentro de la organización ISO específicamente responsable de toda la estandarización de la energía hidráulica. En Estados Unidos, el representante responsable de las normas ISO está afiliado al ANSI (American National Standards Institute); sin embargo, ANSI tiene la autoridad para delegar sus funciones de secretaría a otros organismos técnicos nacionales de Estados Unidos. En cuanto a la energía hidráulica, ANSI ha autorizado a la American National Fluid Power Organization, con sede en Milwaukee.
La secretaría del Subcomité SC-8 ISO/TC-131 está ubicada en la British Standards Institution en Londres, que a su vez se centra principalmente en las pruebas de equipos de potencia de fluidos, incluidas válvulas hidráulicas. (El Subcomité 8 de la Secretaría del Instituto Británico de Normalización se especializa en métodos de prueba estándar para equipos de potencia de fluidos, incluidas válvulas. En 2000, ISO publicó la norma internacional ISO 10770-1, titulada 'Potencia de fluido hidráulico - Válvulas de control hidráulicas eléctricamente moduladas - Parte 1: Métodos de prueba para válvulas de control de flujo direccionales de cuatro vías'. Cubre métodos de prueba y métodos de clasificación para servoválvulas y válvulas proporcionales.)
En 2000, ISO publicó la nueva norma ISO 10770-1, titulada 'Transmisión de potencia hidráulica - Válvulas de control hidráulico moduladas eléctricamente - Parte 1: Métodos de prueba para válvulas de control de flujo direccionales de cuatro vías'. Cubre principalmente métodos de prueba y está dirigido principalmente a válvulas proporcionales y servoválvulas. ISO 10770-1 reemplazó a ISO 6604, que se ocupaba únicamente de las servoválvulas; en consecuencia, ISO 10770 representa una mejora relativa.
Origen del Estándar: ¿Por qué 3%?
En 1988 y 1989, en el Instituto de Energía Fluida de la Escuela de Ingeniería de Milwaukee, dirigí un proyecto de investigación centrado en la aplicación práctica de válvulas proporcionales y servoválvulas. Uno de los objetivos era proporcionar definiciones en forma de glosario, o como lo llamamos, una lista de vocabulario (para proporcionar definiciones precisas de válvulas proporcionales y servoválvulas).
Encuestamos a todos los fabricantes conocidos que producen este tipo de válvulas y resumimos las características más importantes de sus productos. Nuestro objetivo fue identificar las diferencias entre ellos.
Para identificar las diferencias en su aplicación en la práctica industrial, definimos las siguientes características:
Método de control (operado-piloto o acción-directa)
Respuesta de frecuencia
Método de comentarios (integrado-o externo)
Viaje del carrete
Aplicación de válvula (para control de bucle-abierto o de bucle cerrado-)
Precisión de control
Al finalizar este estudio, sólo un factor distinguía a los dos: el recorrido del carrete.
Esto llevó a las siguientes definiciones de servoválvulas y válvulas proporcionales:
Servoválvula - Cualquier válvula de control direccional controlada eléctricamente y continuamente variable con una carrera inferior al 3%.
Válvula proporcional - Cualquier válvula de control direccional controlada eléctricamente y continuamente variable con una carrera superior al 3%.
En consecuencia, el umbral del '3%' se incorporó formalmente a las normas internacionales, convirtiéndose en un criterio de clasificación universalmente aceptado. Si la carrera es exactamente del 3%, la norma establece que la válvula puede clasificarse en cualquiera de las categorías, sin ningún requisito obligatorio.
Estas definiciones se incorporaron a un compendio de estándares terminológicos y se publicaron al finalizar el proyecto. Nos tomamos muy en serio esta conclusión y buscamos introducir la terminología en varios contextos industriales. Desde entonces, siempre que surgió la oportunidad, lo he presentado personalmente en mis propias conferencias, así como en todas las conferencias de NFPA (National Fluid Power Association) e ISO. Para mi sorpresa, ha habido muy poca oposición-ni entonces ni ahora. Algunos me han preguntado: 'Entonces, si la cobertura es exactamente del 3%, ¿cómo debería definirse?' Mi respuesta es: 'Tú eliges por ti mismo'.
Creo que el problema surge desde el momento en que se empezaron a utilizar los términos "servoválvula" y "válvula proporcional", sin que nadie los hubiera definido previamente con precisión. El resultado fue que para cada válvula específica, la gente podía inventar todo tipo de términos de la nada. Estas definiciones de terminología podrían acordarse dentro de una sola empresa. Sin embargo, en los tratos comerciales, especialmente en los internacionales, no es fácil distinguir claramente entre servoválvulas y válvulas proporcionales. A veces, esto ya no es simplemente una cuestión técnica, sino una cuestión de principios.
Errores comunes: las 'reglas no escritas' de las pruebas de caudal y caída de presión
El grupo de trabajo de ISO responsable del desarrollo de ISO 10770-1 evitó hábilmente ciertas cuestiones, sabiendo que el debate nunca terminaría. Sin embargo, la comisión deseaba elaborar un documento que abarcara tanto las servoválvulas como las válvulas proporcionales. Pero ¿cómo podría lograrse esto sin establecer primero una definición? El principio rector era claro: ISO buscaba centrarse en una visión ampliamente aceptada por la industria, es decir, que las válvulas proporcionales exhiben una menor caída de presión en comparación con las servoválvulas. En consecuencia, dentro del estándar de métodos de prueba ISO, las válvulas proporcionales se definen como válvulas con menor caída de presión.
El comité ISO decidió que al definir el caudal nominal de una servoválvula, la caída de presión debería ser 1000 PSI o 7 MPa (1015 PSI), mientras que la caída de presión utilizada para definir el caudal nominal de una válvula proporcional debería ser 1 MPa o 145 PSI.
La norma contiene la siguiente frase: 'Establecer la caída de presión total de la válvula en 1 MPa o 7 MPa, según corresponda'. Esta frase, "dependiendo de las circunstancias", da la impresión de que el Comité de Normas ISO se está distanciando del asunto. ¿Quién define 'según las circunstancias'?
Bueno, ¡la decisión queda en manos del evaluador! En consecuencia, podrán realizar pruebas de acuerdo con las especificaciones ya sea para servoválvulas o válvulas proporcionales. Más importante aún, son libres de definir la válvula como mejor les parezca. Precisamente por eso, en la práctica nos encontramos con válvulas proporcionales probadas con un caudal nominal basado en una caída de presión de 7 MPa. También tenemos 'válvulas proporcionales de banda muerta cero-'. ¡Esta es una guerra semántica que nadie ganará jamás!
Guía práctica: ¿Cómo elegir? ¿Son intercambiables?
Los estándares simplemente definen; no dictan la aplicación. A la hora de elegir en la práctica, bastan tres puntos:
1. Precisión del control: las servoválvulas tienen una banda muerta pequeña y alta precisión, adecuadas para sistemas de circuito cerrado-de alta-precisión; Las válvulas proporcionales son adecuadas y rentables-efectivas, adecuadas para el control industrial convencional.
2. Velocidad de respuesta: Las servoválvulas tienen una respuesta de frecuencia más alta y son adecuadas para sistemas dinámicos de alta-velocidad; Las válvulas proporcionales ofrecen tiempos de respuesta moderados y cumplen con los requisitos de la mayoría de los equipos.
3. Medio ambiente y confiabilidad: las servoválvulas tienen altos requisitos de limpieza del aceite y son más "delicadas"; Las válvulas proporcionales son altamente resistentes a la contaminación, más duraderas y más fáciles de mantener.
En resumen: Alta precisión, alta dinámica → servoválvulas; Aplicaciones-de uso general, alta rentabilidad-efectividad → válvulas proporcionales.
La próxima vez que alguien discuta sobre válvulas proporcionales versus servoválvulas, simplemente consulte el estándar nacional: banda muerta <3%=servoválvula, mayor o igual a 3%=válvula proporcional.
La autoridad impide discusiones; El profesionalismo evita la confusión.
Traducido con DeepL.com (versión gratuita)
