Fabricadas con sellos de asiento perpendiculares de precisión, las válvulas de la Serie 21 crean superficies de sellado óptimas que garantizan un cierre hermético y un alto rendimiento de caudal. El diseño de pistón diferencial genera fuerzas de desplazamiento contundentes que garantizan un funcionamiento sin adherencia durante toda la vida útil de la válvula, lo que las convierte en válvulas de control direccional ideales para aplicaciones que requieren tiempos de respuesta rápidos y constantes, así como un funcionamiento fiable en entornos industriales exigentes.

La familia de productos de la Serie 21 abarca opciones de actuación controladas por solenoide y por presión, lo que proporciona a los diseñadores de sistemas soluciones flexibles para diversas necesidades de circuitos neumáticos. Disponible en funciones de válvula, incluyendo configuraciones de 2 vías y 2 posiciones, 3 vías y 2 posiciones, y 4 vías y 2 posiciones, con variaciones de normalmente cerrado y normalmente abierto, la serie admite tamaños de puerto de entrada de 1/4" a 2", ofreciendo coeficientes de caudal máximos de hasta 33 Cv (32 000 Nl/min).

Características principales y ventajas de ingeniería

Tecnología de sello facial de asiento perpendicular

La piedra angular del rendimiento de las válvulas de la Serie ROSS 21 reside en el diseño perpendicular del sello de cara del asiento. A diferencia de las configuraciones tradicionales de válvulas de carrete, que se basan en ajustes deslizantes de tolerancia estrecha, las válvulas de asiento ROSS emplean sellos de cara colocados a 90 grados con respecto a la trayectoria del flujo. Este enfoque de ingeniería crea conductos de alto flujo a la vez que mantiene un sellado positivo sin deslizamiento, lo que previene el desgaste del sello y las fallas relacionadas con la contaminación que afectan los diseños de válvulas convencionales.

Diseño de pistón diferencial para una respuesta superior

Las áreas superficiales del asiento del pistón, del asiento de escape y del asiento de admisión están calculadas con precisión para generar fuertes fuerzas de cambio y sellado en ambas direcciones. Este diseño de área diferencial produce fuerzas de accionamiento excepcionales que garantizan una respuesta rápida de la válvula, independientemente de las diferencias de presión, los contaminantes o el menor desgaste de los sellos. El resultado es un rendimiento de conmutación constante que mantiene tiempos de respuesta rápidos durante toda la vida útil de la válvula.

Autolimpieza y tolerancia a la suciedad

El flujo de aire a alta velocidad a través de los asientos del obturador crea una acción de limpieza natural que elimina continuamente la contaminación por partículas durante el funcionamiento de la válvula. El área de flujo más pequeña está estratégicamente ubicada entre la junta del obturador y el asiento, donde la velocidad del aire alcanza niveles máximos suficientes para expulsar la suciedad, las incrustaciones y las partículas extrañas. Esta característica de autolimpieza hace que las válvulas ROSS Serie 21 sean excepcionalmente resistentes a las condiciones reales de los sistemas de aire comprimido.

Compensación de desgaste autocompensante

El sistema de guía interna superior incorpora tecnología de sellos autocompensantes que se ajusta automáticamente al desgaste normal. A medida que los sellos de la válvula se bruñen durante el funcionamiento, la longitud de la carrera del vástago se ajusta automáticamente para mantener una fuerza de sellado óptima. Esta autocompensación prolonga la vida útil de la válvula y mantiene un rendimiento constante sin necesidad de mantenimiento ni ajustes frecuentes.

Funciones y configuraciones de las válvulas

Válvulas de control direccional de 2 vías y 2 posiciones

Las válvulas 2/2 de la Serie 21 controlan el flujo neumático entre dos puertos con dos posiciones de conmutación, disponibles en configuraciones normalmente cerradas y normalmente abiertas. Estas válvulas funcionan como elementos de control de apertura/cierre en circuitos neumáticos, bloqueando o permitiendo el flujo de aire a los componentes aguas abajo. Los tamaños de cuerpo varían de 3/8" a 1-1/4", con puertos de 1/4" a 1-1/2", lo que proporciona coeficientes de flujo de 1,6 Cv (1600 Nl/min) a 33 Cv (32 000 Nl/min).

Las constantes de respuesta promedio demuestran la excepcional velocidad de las válvulas, con valores M de 10 a 26 milisegundos y valores F de 0,13 a 0,96, lo que permite un llenado y vaciado rápidos de volúmenes neumáticos. Este rendimiento hace que las válvulas 2/2 sean ideales para aplicaciones que requieren ciclos rápidos, como sistemas de ensamblaje automatizados, equipos de prueba y operaciones de manipulación de materiales.

Válvulas de control direccional de 3 vías y 2 posiciones

La configuración de válvula 3/2 añade un puerto de escape a los puertos de entrada y salida, lo que permite controlar cilindros de simple efecto y otros actuadores neumáticos que requieren funciones tanto de suministro como de escape. Disponibles en versiones normalmente cerradas y normalmente abiertas, con tamaños de cuerpo de 3/8" a 1-1/4", estas válvulas ofrecen coeficientes de caudal de hasta 33 Cv (32 000 Nl/min) con caudales separados para las vías de entrada a salida y de salida a escape.

El diseño de tres puertos permite que estas válvulas de control direccional alternen entre presurizar un actuador y ventilarlo a la atmósfera, lo que las convierte en componentes esenciales en sistemas de posicionamiento neumático, aplicaciones de sujeción y circuitos de control de procesos que requieren control de extensión y retracción.

Actuación controlada por piloto de solenoide

Las válvulas solenoides pilotadas de la serie ROSS 21 utilizan bobinas de desconexión rápida con conexiones eléctricas según la norma DIN EN 175301-803 en configuraciones de Forma A, Forma B y M12, además de opciones de conducto de 1/2 pulgada. Estas válvulas funcionan con voltajes de CC (12 V, 24 V) que consumen de 4,5 a 4,8 vatios, o con voltajes de CA (120 V, 240 V a 60 Hz) que consumen de 6,5 a 6,8 VA, con todos los solenoides clasificados para servicio continuo.

La función de anulación manual mediante pulsador sin bloqueo permite la prueba de válvulas y el funcionamiento de emergencia sin suministro eléctrico. El grado de protección IP 65 protege contra la entrada de polvo y chorros de agua, lo que garantiza un funcionamiento fiable en entornos industriales sujetos a procedimientos de lavado, exposición a refrigerantes y contaminación atmosférica.

Actuación controlada por presión

Las válvulas Serie 21 controladas por presión proporcionan cambios de marcha accionados por piloto mediante señales neumáticas en lugar de solenoides eléctricos. Estas válvulas son ideales para aplicaciones que requieren un funcionamiento a prueba de explosiones, aislamiento eléctrico o integración con circuitos de control puramente neumáticos. El puerto de señal de 1/4 de pulgada acepta la presión de aire del piloto para cambiar de marcha, con requisitos de presión de suministro del piloto que igualan o superan la presión de entrada, cumpliendo con las especificaciones de presión mínima de operación.

Válvulas de control direccional de 4 vías y 2 posiciones

La función de la válvula 4/2 controla cilindros de doble efecto y otros actuadores neumáticos que requieren la aplicación de presión alternada a dos puertos de trabajo. Con un puerto de entrada, dos de salida y un puerto de escape, estas válvulas dirigen el aire comprimido a un puerto del actuador mientras expulsan simultáneamente el puerto opuesto. Disponibles en tamaños de cuerpo de 3/8" a 1-1/4" con coeficientes de flujo que alcanzan los 28 Cv (28.000 Nl/min), las válvulas 4/2 permiten un control bidireccional preciso para aplicaciones como maquinaria automatizada, sistemas robóticos y automatización de prensas.

Especificaciones técnicas y parámetros de funcionamiento

Condiciones de funcionamiento y entorno

Las válvulas de la serie ROSS 21 funcionan con aire comprimido filtrado a presiones de 2 a 10 bar (30 a 150 psig). Los rangos de temperatura se adaptan a diversos entornos industriales, con válvulas solenoides estándar controladas por piloto que manejan temperaturas ambiente de -17 a 50 °C (0 a 122 °F) y temperaturas del fluido que se ajustan a las condiciones ambientales. Las variantes de alta temperatura amplían los rangos a temperaturas ambiente de -17 a 82 °C (0 a 180 °F) con temperaturas del fluido de hasta 150 °C (300 °F), mientras que las opciones de baja temperatura operan a temperaturas ambiente de -40 a 50 °C (-40 a 122 °F) con temperaturas del fluido de hasta -40 °C (-40 °F).

Para aplicaciones con temperaturas bajo cero (menos de 4 °C), el aire comprimido debe estar libre de vapor de agua para evitar la formación de hielo que podría interferir con el funcionamiento de la válvula. Las válvulas controladas por presión ofrecen rangos de temperatura similares, optimizados para aplicaciones de accionamiento neumático.

Materiales de construcción y opciones de sellado

Los cuerpos de las válvulas están fabricados con aleación de aluminio fundido, lo que proporciona un equilibrio óptimo entre resistencia, peso y resistencia a la corrosión para aplicaciones neumáticas industriales. Los componentes del asiento combinan aluminio y acero inoxidable para mayor durabilidad y resistencia al desgaste en las interfaces de sellado.

Dos opciones de materiales de sellado se adaptan a diferentes requisitos de medios y temperatura. Los sellos de fluorocarbono ofrecen una resistencia química superior y capacidad para altas temperaturas de hasta 150 °C (300 °F), lo que los hace ideales para aplicaciones con exposición a productos derivados del petróleo, solventes o temperaturas elevadas. Los sellos de Buna-N (nitrilo) ofrecen un excelente rendimiento en sistemas de aire comprimido estándar a temperaturas moderadas, a la vez que ofrecen un funcionamiento rentable.

Certificación del Nivel de Integridad de Seguridad y Seguridad Funcional

Certificación SIL 2 para aplicaciones críticas para la seguridad

La Serie ROSS 21 cuenta con la certificación de Nivel de Integridad de Seguridad 2 (SIL 2) de TÜV Rheinland, de acuerdo con las normas internacionales de seguridad IEC 61508 e IEC 61511. Esta certificación valida la fiabilidad y el rendimiento de las válvulas para su uso en sistemas de control de seguridad que protegen al personal y a los equipos de la energía neumática peligrosa.

En configuraciones de aplicación singular con Tolerancia a Fallos de Hardware (HFT) = 0, las válvulas alcanzan SIL 2 y el Nivel de Rendimiento c según EN ISO 13849-1 con diagnóstico específico de la aplicación. Al implementarse en configuraciones de válvulas redundantes con HFT ≥ 1, la arquitectura del sistema puede alcanzar SIL 3 y el Nivel de Rendimiento e, proporcionando los máximos niveles de seguridad funcional para aplicaciones críticas, como sistemas de seguridad de prensas, circuitos de protección de máquinas y funciones de parada de emergencia.

Cumplimiento y estándares de la industria

Las válvulas de la serie ROSS 21 cumplen con diversas normas internacionales y cuentan con las certificaciones pertinentes para aplicaciones industriales globales. La línea de productos incluye Declaraciones de Conformidad y Certificados de Cumplimiento que documentan el cumplimiento de las normas de seguridad y rendimiento aplicables. Las conexiones eléctricas cumplen con las especificaciones DIN EN 175301-803 para entornos industriales, lo que garantiza la compatibilidad con las prácticas estándar de cableado de sistemas de automatización.

Información de configuración y pedido del número de modelo

Sistema de configuración integral

La serie ROSS 21 emplea una estructura sistemática de números de modelo que permite especificar con precisión las características de la válvula. El configurador comienza con la designación de la serie (21), seguida del nivel de revisión (7), el tipo de actuación (1 para control por solenoide, 5 para control por presión) y los códigos de función de la válvula (del 1 al 6 para 2/2 NC, 2/2 NA, 3/2 NC, 3/2 NA o 4/2).

Las opciones de rosca de puerto incluyen roscas NPT estándar o roscas G (ISO/BSPP) especificadas con el sufijo "D". Los códigos de tamaño del cuerpo y del puerto corresponden a las dimensiones físicas y la capacidad de caudal, con códigos separados para las configuraciones de alimentación de piloto interno y externo. Las especificaciones eléctricas incluyen el tipo de corriente (H para 12 V CC, W para 24 V CC, Z para 120 V CA, Y para 240 V CA), los materiales del sello de la válvula (1 para fluorocarbono, 2 para Buna-N), el rango de temperatura y la selección del tipo de bobina.

Ejemplos de números de modelo

El número de modelo 2171B3001W–1 especifica una válvula normalmente cerrada 2/2, controlada por solenoide (1), serie 21, revisión 7, roscas NPT, tamaño de cuerpo de 3/8 de pulgada con puertos de 1/4 de pulgada, suministro de piloto interno (200), voltaje de 24 V CC (W), sellos de fluorocarbono (1), rango de temperatura estándar y bobina DIN EN 175301-803 Forma A (1).

Características del rendimiento del flujo y del tiempo de respuesta

Valores del coeficiente de flujo (Cv)

Los coeficientes de flujo cuantifican la capacidad de flujo volumétrico a caídas de presión específicas, lo que permite dimensionar con precisión las válvulas para los requisitos de los sistemas neumáticos. La Serie 21 ofrece caudales nominales tanto en Cv (sistema imperial) como en Nl/min (litros por minuto normales en condiciones estándar). Las válvulas más pequeñas con puertos de 1/4 de pulgada ofrecen de 1,6 a 2,2 Cv (1600 a 2200 Nl/min), mientras que las válvulas de rango medio con cuerpo de 3/4 de pulgada alcanzan de 6,3 a 8,3 Cv (6200 a 8200 Nl/min). Las válvulas grandes con cuerpo de 1-1/4 de pulgada y puertos de 1-1/2 de pulgada alcanzan una capacidad máxima de flujo de 33 Cv (32 000 Nl/min).

Cálculos del tiempo de respuesta

El tiempo de respuesta de la válvula representa el tiempo promedio necesario para llenar un volumen neumático al 90 % de la presión de suministro o vaciarlo al 10 % de la presión de suministro. La fórmula de cálculo Tiempo de Respuesta (ms) = M + (F × V) incorpora dos constantes específicas de la válvula y el volumen (V) en pulgadas cúbicas que se controla.

La constante M representa el tiempo de conmutación inherente de la válvula, independientemente del volumen, y varía de 10 milisegundos para válvulas pequeñas a 99 milisegundos para configuraciones 4/2 grandes. La constante F cuantifica la velocidad de llenado o vaciado en función del caudal, con valores de 0,12 a 2,30 según el tamaño, la función y la dirección del caudal de la válvula. Estas constantes publicadas permiten calcular con precisión los tiempos de respuesta reales para aplicaciones específicas, lo que facilita la selección óptima de la válvula para operaciones donde la velocidad es crítica.

Información dimensional y recursos CAD

Datos dimensionales precisos

El catálogo proporciona planos dimensionales detallados para todos los tamaños de cuerpos de válvula, tanto en pulgadas como en milímetros. Las dimensiones incluyen longitud, anchura y altura totales, ubicación de los puertos, posición de los orificios de montaje y ubicación de las conexiones eléctricas. Estas especificaciones permiten un diseño preciso del sistema, la integración del colector y la planificación de la instalación.

Las válvulas de 3/8 miden aproximadamente de 150 a 168 mm (5,90 a 6,61 pulgadas) de longitud, según su función, mientras que las de 3/4 miden de 175 a 195 mm (6,89 a 7,69 pulgadas). Las configuraciones de cuerpo grande de 1-1/4 miden de 263 a 271 mm (10,33 a 10,67 pulgadas). Los tamaños y ubicaciones de las roscas de los puertos están documentados con precisión para garantizar conexiones correctas de tuberías y colectores.

Modelos CAD descargables

ROSS ofrece modelos CAD descargables para las válvulas de la Serie 21, lo que agiliza la integración del diseño y reduce el tiempo de ingeniería. Estos modelos tridimensionales están disponibles en formatos CAD estándar compatibles con las principales plataformas de software de diseño mecánico. Los ingenieros pueden importar estos modelos directamente a los diseños del sistema para la comprobación de interferencias, la visualización de conjuntos y la generación de documentación.

Accesorios y componentes del sistema

Conectores eléctricos y conjuntos de cables

El catálogo detalla conectores eléctricos precableados y conjuntos de cables compatibles con las interfaces de bobina DIN EN 175301-803 Forma A y Forma B. Las opciones de conectores incluyen abrazaderas para cables y conexiones para conductos NPT de 1/2 pulgada, con y sin luces indicadoras integradas. Los cables precableados con conectores moldeados están disponibles en longitudes de 2 metros (6,5 pies) con cables sueltos para la integración del sistema.

Los conectores iluminados incorporan indicadores LED alimentados por 24 V CC, 120 V CA o 230 V CA para la verificación visual de la activación del solenoide. El diámetro máximo del cable varía de 6 a 10 mm, según el tipo de conector. Los diagramas de pines del conector del solenoide aclaran la polaridad del cableado y las conexiones a tierra para una instalación eléctrica correcta.

Silenciadores de escape

La reducción del ruido del escape neumático se logra mediante silenciadores de aluminio disponibles para puertos de 1/2", 1" y 1-1/2". Estos silenciadores se conectan a los puertos de escape de la válvula mediante roscas macho NPT o R/Rp (ISO), con capacidades de caudal adaptadas al rendimiento del escape de la válvula. La presión máxima de operación de 290 psig (20 bar) es compatible con sistemas neumáticos de alta presión.

Los coeficientes de flujo de los silenciadores varían de 6,8 CV (6700 Nl/min) para unidades de 1/2 pulgada a 39 CV (38 000 Nl/min) para configuraciones de 1-1/2 pulgada. Sus diseños compactos, con longitudes de 9 a 14 cm (3,6 a 5,7 pulgadas), permiten su instalación en espacios reducidos, a la vez que proporcionan una atenuación acústica eficaz.

Industrias de aplicación y casos de uso

Automatización de fabricación y ensamblaje

Las válvulas de control direccional de la serie ROSS 21 desempeñan funciones cruciales en sistemas de fabricación automatizados que requieren accionamiento neumático de alta velocidad. Sus rápidos tiempos de respuesta y su rendimiento de conmutación constante permiten un control preciso de operaciones robóticas de pick and place, estaciones de ensamblaje de componentes y equipos de prueba automatizados. El diseño de asiento autolimpiable garantiza un funcionamiento fiable a pesar de la contaminación del entorno de fabricación.

Operaciones de prensado y conformado de metales

Las aplicaciones de prensas críticas para la seguridad utilizan válvulas de la serie ROSS 21 configuradas en arquitecturas redundantes para alcanzar los niveles de rendimiento requeridos. Las válvulas con clasificación SIL controlan los mecanismos de embrague-freno en prensas mecánicas, proporcionando un control de doble canal con capacidad de monitorización. Las altas fuerzas de cambio y la actuación contundente garantizan una respuesta positiva de la válvula incluso en condiciones de contaminación, lo cual es fundamental para la seguridad del personal en las operaciones de prensa.

Maquinaria de embalaje

Las aplicaciones de envasado de alto ciclo aprovechan la excepcional durabilidad y velocidad de respuesta de la Serie 21. Las válvulas controlan funciones como la sujeción, el posicionamiento, el formado y el sellado del producto en diversos formatos de envasado. La tecnología de sellado autocompensante mantiene el rendimiento durante millones de ciclos sin necesidad de mantenimiento frecuente, lo que minimiza el tiempo de inactividad de la producción.

Aplicaciones de la industria automotriz

En los entornos de fabricación automotriz se utilizan válvulas de la Serie 21 en las operaciones de ensamblaje de carrocerías, producción de trenes de potencia y ensamblaje final. Su capacidad para soportar condiciones adversas, como la exposición a refrigerantes, temperaturas extremas y vibraciones, las hace ideales para aplicaciones automotrices. Las múltiples opciones de materiales de sellado se adaptan a la exposición a diversos fluidos y agentes de limpieza comunes en las plantas automotrices.

Consideraciones de instalación, mantenimiento y seguridad

Requisitos de preinstalación

Un diseño adecuado del sistema incluye la filtración del suministro de aire comprimido para eliminar la contaminación por partículas, la humedad y las incrustaciones que pueden afectar el rendimiento de la válvula. Si bien las válvulas de asiento ROSS presentan una mayor tolerancia a la suciedad que las válvulas de carrete, para un rendimiento óptimo se requiere la instalación de un sistema de filtración de 5 micrones antes de la válvula.

Las líneas de suministro de aire deben proporcionar un flujo sin restricciones para evitar caídas de presión por debajo de los requisitos mínimos de funcionamiento. Asimismo, los puertos de escape no deben restringirse más allá de la capacidad de flujo de silenciadores de tamaño adecuado para evitar la acumulación de contrapresión que afecte negativamente la respuesta de la válvula.

Consideraciones de lubricación

Las válvulas estándar de la serie ROSS 21 funcionan eficazmente con o sin lubricación por aire comprimido. Al emplear lubricación, solo deben utilizarse lubricantes compatibles, generalmente aceites derivados del petróleo con inhibidores de oxidación, con temperaturas de anilina entre 82 °C y 104 °C (180 °F y 220 °F) y una viscosidad ISO 32 o inferior. Deben evitarse los lubricantes que contienen aditivos de fosfato, ya que pueden dañar los componentes elastoméricos y provocar fallos prematuros en los sellos.

Pautas de seguridad y servicio

Todas las operaciones de servicio y mantenimiento deben realizarse únicamente después de apagar el sistema neumático, descargar toda la presión e implementar los procedimientos de bloqueo y etiquetado según las normas OSHA 1910.147 y EN 1037. La instalación y el servicio deben ser realizados únicamente por personal con la capacitación y experiencia adecuadas en equipos neumáticos.

Las válvulas de la serie ROSS 21 deben operarse dentro de los límites de las especificaciones publicadas, utilizando únicamente componentes de repuesto originales de ROSS para mantener las certificaciones de rendimiento y seguridad. Las válvulas revisadas o reparadas deben someterse a pruebas de funcionamiento antes de su reinstalación y puesta en servicio.

Garantía y soporte global

Cobertura de garantía estándar

ROSS Controls ofrece una garantía integral para la familia de válvulas de la Serie 21, garantizando que los productos estarán libres de defectos de materiales y mano de obra durante un año a partir de la fecha de compra. Las obligaciones de la garantía incluyen la reparación, el reemplazo o el reembolso del precio de compra de los productos que ROSS determine que presentan defectos.

La garantía queda anulada si los productos han sido objeto de mal uso, aplicación incorrecta, mantenimiento inadecuado, modificación o manipulación. Los productos que requieran servicio de garantía deben devolverse con portes pagados a una sucursal de ROSS.

Soporte técnico global

ROSS Controls mantiene una red mundial de recursos de soporte técnico en las regiones de América, Europa y Asia-Pacífico. Ingenieros y especialistas en aplicaciones brindan asistencia en la selección de válvulas, el diseño de sistemas, la resolución de problemas y soluciones personalizadas. Las oficinas regionales en Estados Unidos, Canadá, Brasil, Alemania, Francia, Reino Unido, India, China y Japón garantizan un soporte local eficiente, complementado con experiencia centralizada.

¿Por qué elegir las válvulas de control direccional ROSS serie 21?

Fiabilidad comprobada en aplicaciones exigentes

Décadas de experiencia de campo en diversas industrias demuestran la excepcional fiabilidad y longevidad de la Serie 21. El diseño del asiento elimina los fallos comunes asociados a las válvulas de carrete, como el atascamiento por contaminación, el desgaste de los sellos por deslizamiento y la degradación del rendimiento debido a las tolerancias de fabricación.

Características de rendimiento superiores

La combinación de alta capacidad de caudal, tiempos de respuesta rápidos y un funcionamiento constante durante toda la vida útil de la válvula distingue a los productos de la Serie ROSS 21 en aplicaciones de control neumático industrial. Su capacidad de autolimpieza y su tolerancia a la suciedad reducen los requisitos de mantenimiento, manteniendo un control neumático preciso incluso en entornos exigentes.

Amplia gama de productos

La amplia selección de funciones de válvulas, tamaños de cuerpo, tamaños de puerto, opciones de actuación y accesorios permite a los diseñadores de sistemas especificar soluciones óptimas para prácticamente cualquier requisito de control neumático. Las interfaces y configuraciones estandarizadas simplifican la integración en sistemas neumáticos nuevos y existentes.