05 octubre 2009

Principios básicos de las válvulas de solenoides

Las válvulas de solenoide se usan cuando es necesario controlar fluidos automáticamente. Éstas se usan cada vez más en las más variados tipos de plantas y equipos. La variedad de diferentes diseños que están disponibles permite que una válvula se seleccione específicamente para cada aplicación en cuestión.

Construcción

Las válvulas de solenoide son unidades de control, que cuando se energizan o desenergizan, cortan o permiten el paso de un fluido. El actuador trabaja con un accionamiento electromecánico. Cuando se aplica energía una armadura pivota contra la acción de un resorte, y al desaparecer la energía vuelve a su posición original.

Operación de válvula

De acuerdo al modo de actuación, pueden distinguirse entre válvulas pilotadas internamente o externamente. Una característica distintiva es el número de puertos de conexión o el número de trayectorias o vías del flujo ("ways").

Válvulas de acción directa

Con una válvula de acción directa, el sello del asiento se fija al núcleo del solenoide. En condición desenergizada, se cierra el orificio del asiento, que opera cuando la válvula se energiza.

Válvulas de 2 vías de acción directa

Las válvulas de 2 vías son válvulas que se cierran con un puerto de entrada y otro de salida. En condición desenergizada, el resorte del núcleo, asistido por la presión del fluido, mantiene el asiento de la válvula cerrado. Cuando se energiza, el núcleo y asiento se abren por acción del serpentín del solenoide. La fuerza electromagnética es mayor que la fuerza del resorte combinada y las fuerzas de presión dinámica y estática del medio.

Válvulas de 3 vías de acción directa

Las válvulas de 3 vías tienen tres conexiones de puerto y dos asientos de válvula. Una válvula siempre queda abierta y la otra cerrada en modo desenergizado. Cuando el serpentín se energiza, el modo se invierte.

Válvulas de solenoides pilotadas internamente

Con válvulas de acción directa, las fuerzas de presión estática se incrementan cuando lo hace el diámetro del orificio lo cual significa que las fuerzas de presión, llegan a ser correspondientemente más grandes. Las válvulas de solenoide pilotadas internamente se emplean para cambiar a presiones más altas en conjunción con tamaños de orificio más grandes; en este caso, la presión del fluido diferencial realiza el trabajo principal abriendo y cerrando la válvula.

Válvulas de 2 vías pilotadas internamente

Las válvulas de solenoide pilotadas internamente se ajustan con 2 o 3 vías. Un diafragma o pistón proporciona el sello para el asiento de la válvula principal. Cuando la válvula piloto se cierra, la presión del fluido se transmite a ambos lados del diafragma. La fuerza de presión neta efectiva desde debajo ahora eleva el diafragma y abre la válvula. En general, las válvulas pilotadas internamente requieren una presión mínima diferencial para asegurar la apertura y cierre satisfactorios.

Válvulas de solenoide multi vía pilotadas internamente

Las válvulas de solenoide de cuatro vías pilotadas internamente se usan principalmente para aplicaciones neumáticas e hidráulicas donde actúan cilindros de doble acción. Estas válvulas tienen conexiones de cuatro puertos: una presión de entrada, dos puertos de salida. Cuando se desenergiza, la válvula piloto se abre en la conexión de la entrada de presión al canal del piloto.

Válvulas pilotadas externamente

Con este tipo de válvulas un medio de piloto independiente se usa para hacer actuar la válvula. En condición no presurizada, el asiento de la válvula se cierra. Una válvula de solenoide de tres vías, que puede montarse en el actuador, controla el medio piloto independiente. Cuando la válvula de solenoide se energiza, el pistón se eleva contra la acción del resorte y la válvula se abre. Una versión de la válvula normalmente abierta puede obtenerse si el resorte se coloca en el lado opuesto del pistón del actuador. En estos casos, el medio piloto independiente se conecta en la parte superior del actuador. Las versiones de doble acción se controlan por una válvula de 4/2 vías que no contienen ningún resorte.

Materiales

Todos los materiales que se usan en la construcción de las válvulas se seleccionan cuidadosamente de acuerdo con varios tipos de aplicaciones. El material del cuerpo, del sello y del solenoide se eligen para optimizar la fiabilidad funcional, compatibilidad del fluido, vida útil y costes.

Materiales del cuerpo

El cuerpo de las válvulas de fluidos neutros se fabrican en latón y bronce. Para fluidos con altas temperaturas, como acero resistente a la corrosión o vapor están disponibles aceros resistentes a la corrosión. Adicionalmente, material de poliamidas se usa por motivos económicos en varias válvulas de plástico.

Materiales de solenoide

Todas las partes del actuador de solenoide que entran en contacto con el fluido se hacen de acero resistente a la corrosión, austeníticos. De esta forma, la resistencia se garantiza contra ataques corrosivos por medios suavemente agresivos o neutros. Materiales de sellado Las condiciones mecánicas, térmicas y químicas son los factores de aplicación para selección del material de sellado. El material standard para fluidos neutros a temperaturas de hasta 90 ºC es normalmente Viton. Para temperaturas más altas se emplea EPDM y PTFE. El PTFE es un material universalmente resistente a prácticamente todos los fluidos de interés técnico.

Rango de presión y presiones nominales

Todas las cifras de presión citadas en este artículo representan mediciones de presión. Las presiones nominales se miden en PSI. Las válvulas funcionan con fiabilidad dentro del rango de presión dadas. Nuestras cifras se aplican en un rango de 15 % de voltaje inferior al 10 % de sobrevoltaje.

Bibliografía: Omega's Engineering Department. Credit Omega Engineering