Elija una válvula proporcional de caudal cuando la variable ordenada sea el caudal de aire, y un regulador proporcional de presión cuando la variable ordenada sea la presión aguas abajo. Ninguno de los dos dispositivos garantiza por sí solo la velocidad, la posición o la fuerza de contacto del cilindro. Esos resultados del proceso también dependen de la diferencia de presión, el área del actuador, la carga, la contrapresión de escape, el volumen de aire y la ubicación de la realimentación.
La pregunta de selección más útil no es «¿Qué válvula proporcional es más precisa?». Pregunte qué debe mantenerse estable cuando cambien la carga o el suministro, dónde se mide esa variable y qué corregirá el controlador. Un orificio controlado por corriente, un controlador de caudal másico en lazo cerrado y un regulador de presión pueden aceptar una orden analógica y, sin embargo, realizar tres trabajos diferentes.
Conclusiones clave
- SMC muestra que la misma orden de 150 mA produce aproximadamente 65 o 40 L/min cuando cambia la diferencia de presión de la válvula.
- La orden de caudal, el caudal medido, la velocidad del cilindro, la presión aguas abajo y la fuerza de contacto son variables distintas.
- Especifique el sensor de realimentación, las pruebas de perturbación, el estado de fallo y los límites de aceptación, no solo el tipo de señal.
¿Cuál es la diferencia fundamental?
Festo separa los dispositivos proporcionales por la variable controlada: las válvulas de control de caudal regulan el caudal, mientras que los reguladores de presión regulan la presión. Su válvula de caudal VEMD añade un sensor térmico y un lazo cerrado, mientras que su MPYE convierte una entrada analógica en posición del carrete (válvulas proporcionales de Festo, consultado en 2026). Esta diferencia de arquitectura es anterior a la precisión del catálogo.
Una válvula proporcional de caudal es un elemento neumático final de control ajustable continuamente que cambia una abertura o regula directamente el caudal de aire medido. Un regulador proporcional de presión es un conjunto de válvula y sensor que ajusta el caudal de suministro o escape para mantener una consigna de presión aguas abajo. Un controlador de caudal en lazo cerrado es la versión con detección de caudal que corrige su abertura a partir del error de caudal medido.
| Arquitectura del dispositivo | La orden establece finalmente | Realimentación interna | Qué controla directamente | Qué aún necesita realimentación externa |
|---|---|---|---|---|
| Válvula proporcional de caudal controlada por corriente | Corriente de bobina y abertura de válvula | Corriente de bobina, o ninguna | Área de abertura; caudal solo bajo las condiciones de presión indicadas | Caudal real, velocidad del cilindro o posición |
| Controlador de caudal en lazo cerrado | Consigna de caudal | Sensor de caudal másico o volumétrico | Caudal medido dentro de su rango especificado | Velocidad o posición del cilindro si importan la carga y las condiciones de la cámara |
| Regulador proporcional de presión | Consigna de presión | Sensor de presión aguas abajo | Presión en la ubicación del sensor | Fuerza de contacto, posición o velocidad |
La palabra «proporcional» describe cómo responde la válvula a lo largo de un rango de órdenes; no identifica la variable controlada. Antes de comparar dos números de pieza, dibuje la orden, el sensor, la válvula, la carga neumática y la salida del proceso como un lazo. Si falta el sensor en ese dibujo, la regulación declarada es de lazo abierto en ese punto.
Para los mecanismos a nivel de componente, consulte las guías específicas sobre control proporcional de caudal en sistemas de cilindros sin vástago y reguladores electroneumáticos de presión.
¿Por qué una orden proporcional de caudal no garantiza la velocidad?
El catálogo PVQ de SMC muestra por qué la orden no equivale al caudal: a 150 mA, un ejemplo cambia de aproximadamente 65 a 40 L/min cuando cambia la diferencia de presión. El mismo catálogo indica que el caudal disminuye cuando aumenta la presión de salida, aunque la presión de entrada y la corriente permanezcan sin cambios (SMC PVQ).
Una válvula proporcional de caudal de lazo abierto normalmente asigna la orden eléctrica a la corriente y a la abertura de la válvula. El caudal real depende entonces de la presión aguas arriba, la presión aguas abajo, la temperatura del gas, la geometría de la válvula y de si el flujo está estrangulado. Una cómoda ecuación de raíz cuadrada para líquidos incompresibles no es una ley general válida para dimensionar aire comprimido.
Para una cámara de cilindro, la relación cinemática de primer orden es:
Aquí, es la velocidad del pistón, es el caudal volumétrico real que entra o sale de la cámara del cilindro en las condiciones de la cámara, y es el área efectiva del pistón de esa cámara. El caudal de catálogo indicado en litros estándar por minuto se referencia a condiciones estándar, por lo que no puede introducirse en esta ecuación sin la conversión adecuada de presión y temperatura.
La ecuación también omite la compresión del aire y el llenado de la cámara. Durante la aceleración, parte del caudal másico entrante aumenta la presión antes de producir movimiento. La carga determina la presión necesaria para vencer la fuerza opuesta; la restricción de escape determina la contrapresión. Por ejemplo, la misma abertura puede producir velocidades de cilindro diferentes antes y después de cambiar la carga porque han cambiado la presión de la cámara y la diferencia de presión de la válvula.
Use tres especificaciones diferentes:
- Repetibilidad de la orden de la válvula describe el comportamiento de entrada a abertura.
- Precisión de caudal requiere un sensor de caudal y una condición de referencia de caudal definida.
- Precisión de velocidad requiere una medición de velocidad o posición en una carga y una zona de carrera determinadas.
Si la tolerancia de velocidad es contractual, cierre el lazo con realimentación de posición o velocidad. Festo deja claro el límite: su MPYE es una válvula de carrete controlada por posición, pero el posicionamiento preciso del actuador requiere un controlador de posición externo y un encoder de desplazamiento (válvulas proporcionales de Festo, consultado en 2026).
Use la Calculadora de caudal Cv para comparar coeficientes de caudal de catálogo y casos definidos de caída de presión. Después valide el caudal de aire comprimido con los datos de flujo de gas del fabricante y el rango real de presión de entrada/salida; la guía de dimensionamiento de válvulas de control de caudal neumático explica ese segundo paso.
¿Por qué una consigna de presión no garantiza la fuerza?
SMC especifica reguladores electroneumáticos ITV con una linealidad de ±1 % de fondo de escala o menor y una histéresis de 0,5 % de fondo de escala o menor, según el modelo y las condiciones de prueba (SMC ITV). Esas cifras describen el comportamiento de la presión regulada, no la fuerza final en la pieza.
Un regulador proporcional de presión compara su consigna de presión con un sensor de presión interno y después suministra o evacua aire para reducir el error. Regula la presión en la ubicación de ese sensor. La pérdida en la tubería, el volumen local, la presión de la cámara, la contrapresión de escape, la fricción de las juntas, la geometría del mecanismo y las condiciones de contacto quedan fuera del lazo de presión del regulador.
Para un cilindro de doble efecto y un vástago, un balance de fuerzas estático más útil es:
Aquí, es la presión de la cámara del lado de la tapa, es el área completa del pistón, es la presión de la cámara del extremo del vástago, es el área anular del lado del vástago, y combina la fricción y las fuerzas externas opuestas. Use unidades coherentes de presión y área. La ecuación describe un equilibrio de fuerzas estático; la aceleración dinámica añade términos de inercia.
Regular el suministro al lado de la tapa no elimina la contrapresión del extremo del vástago. Una válvula de medición a la salida, un escape subdimensionado, un silenciador o una válvula direccional pueden elevar y reducir la fuerza neta de extensión. La guía de contrapresión cubre este término que suele omitirse.
La regulación de presión es una estrategia indirecta de fuerza. Funciona cuando el área del cilindro, la presión opuesta, la fricción, la relación del varillaje y la geometría de contacto son suficientemente estables. Si el criterio de aceptación del proceso es la fuerza de contacto real, coloque una célula de carga o un sensor de fuerza en la ruta de carga pertinente y cierre el lazo alrededor de esa medición.
Use la Calculadora de fuerza de cilindros para estimar la fuerza de empuje y tracción a partir del diámetro, el diámetro del vástago, la presión y los márgenes. Trate el resultado como una estimación de dimensionamiento y después instrumente el proceso si la precisión de fuerza es un requisito de producción. La guía de fuerza por diferencia de presión proporciona las relaciones subyacentes entre área y presión.
Perturbaciones que separan las tres arquitecturas de control
El Type 8605 de Bürkert acepta una salida de 40 a 2.000 mA y utiliza control interno de corriente para compensar el calentamiento de la bobina, pero describe el resultado del fluido como un efecto de abertura de válvula salvo que un sensor de proceso cierre otro lazo (Bürkert Type 8605, consultado en 2026). Por tanto, la estabilidad de corriente, la estabilidad de caudal y la estabilidad del proceso son afirmaciones separadas.
| Perturbación | Orificio controlado por corriente | Controlador de caudal en lazo cerrado | Regulador de presión |
|---|---|---|---|
| Cambios de temperatura de la bobina | El control de corriente puede reducir la deriva de corriente de la bobina | El lazo de caudal corrige el error restante dentro de los límites | El lazo de presión corrige el error de presión resultante dentro de los límites |
| Cambios de presión de suministro | El caudal normalmente cambia | El lazo de caudal ajusta la abertura si conserva autoridad | La presión de salida se corrige si se mantienen el margen y la capacidad de suministro |
| Cambios de presión aguas abajo | El caudal normalmente cambia | El lazo de caudal ajusta la abertura dentro de su envolvente de diferencia de presión | El regulador responde al error de presión, no a una consigna de caudal |
| Cambios de carga del cilindro | La presión de la cámara y la velocidad pueden cambiar | El caudal medido puede permanecer estable mientras cambia el transitorio de velocidad | La presión medida puede permanecer estable mientras cambian el movimiento o la fuerza de contacto |
| Cambios de contrapresión de escape | La velocidad y la fuerza neta pueden cambiar | El control de caudal de entrada puede no corregir la perturbación del lado de escape | El control de presión de suministro no elimina directamente la presión opuesta de la cámara |
| Fugas o demanda cambiante | La abertura ordenada no recupera una variable del proceso | El controlador aumenta la abertura para recuperar el caudal medido dentro de su capacidad | El regulador aumenta el caudal de suministro para recuperar la presión medida dentro de su capacidad |
Ningún lazo puede corregir una perturbación después de que el actuador se satura. Una válvula completamente abierta no puede proporcionar más caudal, y un regulador no puede mantener la presión de salida cuando la presión de suministro, la capacidad de entrada o la capacidad de escape son insuficientes. Revise la autoridad de control en el peor extremo de funcionamiento, no solo en el punto nominal.
El tiempo de respuesta también pertenece al volumen neumático completo. La respuesta de catálogo de una válvula puede ser rápida mientras un tubo largo y una cámara grande se llenan lentamente. A la inversa, un volumen local pequeño puede responder rápido pero oscilar si la sintonización del controlador, la ubicación del sensor y la compresibilidad neumática interactúan mal.
¿Cuándo necesita caudal, presión o ambos?
Festo enumera interfaces de 0-10 V y 4-20 mA para productos de presión proporcional, mientras que su VEMD utiliza un sensor térmico de caudal integrado para la regulación de caudal másico en lazo cerrado (válvulas proporcionales de Festo, consultado en 2026). Los formatos de señal compartidos no hacen intercambiables los dispositivos; el resultado requerido por la máquina decide la arquitectura.
Elija el lazo más sencillo que mida la variable que debe mantener:
| Requisito principal | Arquitectura de partida | Añada realimentación externa cuando |
|---|---|---|
| Caudal de soplado, dosificación o purga ajustable | Controlador de caudal en lazo cerrado | La calidad del proceso aguas abajo, y no el caudal en sí, es la variable de aceptación |
| Velocidad de cilindro repetible en un rango de carga estrecho y estable | Orificio proporcional o controlador de caudal en lazo cerrado | La carga, el suministro, la zona de carrera o la contrapresión superan la tolerancia de velocidad |
| Receta de presión o nivel de sujeción adaptable | Regulador proporcional de presión | Se debe garantizar la fuerza real de contacto o la deformación de la pieza |
| Perfil de posición | Válvula proporcional direccional/de caudal | Use siempre realimentación de posición cuando la posición sea contractual |
| Perfil de fuerza en el contacto | Regulador de presión como elemento final neumático | Use un sensor de fuerza cuando la fuerza real sea contractual |
| Aproximación rápida más fuerza de contacto limitada | Control de caudal/posición para la aproximación, control de presión/fuerza para el contacto | Coordine los modos y defina una condición de transferencia segura y estable |
El caso «ambos» no se resuelve colocando dos válvulas en serie sin un plan de control. Por ejemplo, un eje de manipulación puede usar realimentación de posición para una aproximación rápida y después transferir la autoridad a un lazo de fuerza tras confirmar el contacto. Defina el disparador de transferencia, las rampas de consigna y la respuesta a una realimentación de presión, posición o fuerza inverosímil.
Comparación de fichas técnicas antes de seleccionar
SMC enumera para la PVQ30 un rango de caudal de 0-100 L/min, repetibilidad del 3 % o menor e histéresis del 10 % o menor, mientras que algunos reguladores ITV especifican una linealidad de ±1 % de fondo de escala y una histéresis del 0,5 % de fondo de escala (SMC PVQ; SMC ITV). Estos números describen variables y métodos de prueba diferentes, por lo que no son una clasificación de precisión cara a cara.
Compare los datos del dispositivo de caudal en las condiciones de gas y presión indicadas:
- Cantidad controlada: corriente, abertura, caudal volumétrico o caudal másico
- Referencia de caudal: condiciones estándar, normales o reales, incluida la temperatura y presión de referencia
- Rango de presión de entrada y salida, diferencia de presión mínima y límite de flujo estrangulado
- Rango de caudal nominal, mínimo controlable, fugas, histéresis, repetibilidad y definición de respuesta
- Tipo de señal, impedancia de orden, salida de monitorización y comportamiento ante pérdida de señal
- Ciclo de trabajo, calentamiento de bobina, temperatura ambiente, tolerancia a la contaminación y orientación de montaje
Compare los datos del regulador de presión con el volumen y la demanda neumáticos reales:
- Rango de presión de salida, margen de presión de suministro y presión de prueba
- Linealidad, histéresis, repetibilidad, sensibilidad y denominador usado para cada porcentaje
- Capacidad de caudal de suministro y escape, comportamiento con o sin alivio y caída de presión bajo caudal
- Ubicación del sensor interno, opción de sensor externo, salida de monitorización y volumen de prueba de respuesta
- Presión residual después de perder la orden y comportamiento tras una interrupción del suministro
- Requisito de filtro, lubricantes permitidos, interfaz eléctrica y clasificación ambiental
ISO 6358-1 define métodos de estado estacionario para componentes neumáticos que utilizan gases compresibles y cubre rutas de caudal fijas y variables (ISO 6358-1:2013, confirmada en 2022). Pida a los proveedores las condiciones de prueba y las curvas características que coincidan con su región de funcionamiento, en lugar de comparar un único caudal máximo entre catálogos diferentes.
Lista de comprobación de RFQ y prueba de aceptación
ISO 4414 cubre los requisitos de diseño, instalación, funcionamiento y mantenimiento de los sistemas neumáticos, no solo los datos de la placa del componente (ISO 4414:2010, confirmada en 2021). Por tanto, una RFQ de válvula proporcional debe especificar la envolvente completa de funcionamiento y al menos 3 pruebas de perturbación: suministro mínimo, carga o demanda máxima y pérdida de la orden o la alimentación.
Incluya estas entradas en la RFQ:
- Indique la variable contractual y la tolerancia: caudal, presión, velocidad, posición o fuerza.
- Defina la presión mínima, nominal y máxima de entrada y salida.
- Defina el caudal normal, máximo y mínimo controlable con sus condiciones de referencia.
- Proporcione diámetro del actuador, diámetro del vástago, carrera, orientación, masa móvil, rango de carga, dimensiones de tubería y restricciones de escape.
- Identifique cada sensor de realimentación, su ubicación, rango, precisión, tasa de actualización y propietario del controlador.
- Especifique las señales de orden y monitorización, alimentación eléctrica, comunicaciones, estado de fallo y secuencia de reinicio.
- Indique la temperatura ambiente, la calidad del aire, el ciclo de trabajo, la protección contra entrada y la orientación de montaje permitida.
- Exija el código de pedido del proveedor, el símbolo de circuito, las curvas de caudal/presión, la definición de respuesta y las condiciones de prueba.
Una prueba de aceptación debe medir el resultado en el punto correcto. Para el control de caudal, registre la orden, el caudal real, la presión de entrada, la presión de salida y la respuesta del proceso. Para el control de presión, registre la consigna, la presión en el regulador, la presión de la cámara o del proceso, la demanda de caudal y la fuerza si la fuerza importa.
Pruebe deliberadamente la perturbación de la variable cruzada. Cambie la presión de salida mientras mantiene una orden de caudal y después cambie la demanda de caudal mientras mantiene una orden de presión. Esas dos pruebas muestran si el dispositivo propuesto regula la variable declarada, solo posiciona un orificio o se queda sin autoridad de control en el borde de la envolvente de funcionamiento.
Registre el tiempo de establecimiento, la sobreoscilación, el error de estado estacionario, la dirección de la histéresis y el estado después de perder la orden. Repita en condiciones de funcionamiento calientes y frías cuando la temperatura de la bobina o del gas pueda cambiar el rendimiento. Los criterios de aprobado/fallo deben usar variables de proceso medidas, no la afirmación de que la salida analógica «parecía estable».
Preguntas frecuentes sobre selección de válvulas proporcionales
SMC publica ejemplos de caudal proporcional de 0-6 L/min para PVQ10 y de 0-100 L/min para PVQ30, mientras que su familia ITV cubre varios rangos de presión de hasta 0,9 MPa según el modelo (SMC PVQ; SMC ITV). La selección debe comenzar por la variable controlada y la envolvente de funcionamiento, no por la etiqueta compartida «proporcional».
¿Una válvula proporcional puede controlar a la vez velocidad y fuerza?
Una válvula proporcional puede servir como elemento final en distintos lazos de control externos, pero un solo lazo interno no puede regular simultáneamente dos variables independientes. Una máquina puede usar control de movimiento durante la aproximación y control de fuerza después del contacto. El controlador debe definir la condición de transferencia, la autoridad del lazo, los límites y la respuesta de fallo.
¿Una válvula proporcional de caudal es lo mismo que un controlador de caudal másico?
No. Una válvula proporcional de caudal puede limitarse a asignar la corriente a la abertura y dejar que el caudal real dependa de la presión y la temperatura. Un controlador de caudal másico incluye un sensor de caudal y cierra el lazo alrededor del caudal másico medido. Confirme en la ficha técnica el sensor, las condiciones de referencia, el rango de control, la respuesta y la envolvente de presión.
¿Un regulador proporcional de presión mantendrá constante la fuerza del cilindro?
Mantiene la presión en su sensor dentro de los límites especificados, no la fuerza en la pieza. La fuerza del cilindro también depende del área efectiva del pistón, la presión opuesta de la cámara, la fricción, la geometría del varillaje y la aceleración. Use la regulación de presión para una estimación indirecta de fuerza; añada una célula de carga y un lazo de fuerza cuando la fuerza real sea contractual.
¿Qué válvula debe controlar la velocidad del cilindro con cargas cambiantes?
Empiece con control proporcional de caudal, pero mida el movimiento del cilindro si la tolerancia de velocidad debe mantenerse en un rango de carga amplio. Un cambio de carga modifica la presión de la cámara y la diferencia de presión, lo que puede cambiar tanto el caudal de lazo abierto como la aceleración. La realimentación de posición o velocidad permite al controlador corregir el movimiento real en lugar de suponer que caudal equivale a velocidad.
¿Cuál es la prueba de aceptación más importante de una válvula proporcional?
Aplique la perturbación que la arquitectura seleccionada debe rechazar. Para un dispositivo de caudal, varíe la presión de entrada o salida mientras registra el caudal medido. Para un regulador de presión, varíe la demanda aguas abajo mientras registra la presión de salida. Incluya en el registro de aprobado/fallo la pérdida de orden, la saturación, el tiempo de establecimiento, la dirección de histéresis y el resultado real del proceso.
Fuentes y referencias técnicas
SMC: Válvula solenoide proporcional compacta serie PVQ, comportamiento de corriente a caudal, ejemplos de diferencia de presión, rangos de caudal, repetibilidad e histéresis. Consultado el 22-07-2026.
SMC: Regulador electroneumático serie ITV, rangos de presión, linealidad, histéresis, sensibilidad, caudal y condiciones de respuesta. Consultado el 22-07-2026.
Festo: Descripción general de válvulas proporcionales, funciones de válvulas de caudal y reguladores de presión, lazo de caudal integrado VEMD, control de posición de carrete MPYE e interfaces VPPE. Consultado el 22-07-2026.
Bürkert: Electrónica de control digital Type 8605, salida PWM, control interno de corriente de bobina, rango de 40-2.000 mA y comportamiento de abertura de válvula. Consultado el 22-07-2026.
ISO: ISO 6358-1:2013, métodos de prueba de estado estacionario para componentes neumáticos que utilizan gases compresibles. Consultado el 22-07-2026.
ISO: ISO 4414:2010, reglas generales y requisitos de seguridad para sistemas y componentes neumáticos. Consultado el 22-07-2026.