Las válvulas de solenoide son dispositivos operados electrónicamente que se utilizan para controlar y dirigir el flujo de gases o líquidos. Estas son útiles en situaciones que exigen control remoto de fluidos o de otros medios. Hay varios tipos de válvulas de solenoide, y las válvulas de solenoide de dos vías son las más comunes.
Funcionamiento básico, las válvulas de dos vías
Como el nombre lo sugiere, una válvula de solenoide de dos vías tiene una salida y una entrada. Este tipo de válvula tiene básicamente dos tipos de operación. En la operación normalmente cerrada (NC), la bobina es desactivada para interrumpir el paso del fluido y es activada para permitir que el flujo de fluido circule. Luego está la operación normalmente abierta (NO) en la que fluye el líquido cuando se desactiva la bobina y se corta cuando se energiza la bobina.
Símbolo según DIN-ISO 1219
Las ilustraciones de función de circuito se definen según la norma DIN 1219-ISO.
Estas pueden ser utilizadas para mostrar otros procesos de conmutación. Los respectivos puertos de la válvula son especificados por las letras en
el estándar donde P define el puerto de presión, A y B, los puertos de servicio, mientras que R y S son los puertos de escape.
Función Circuito
La función de circuito de una válvula indica las funciones que se pueden conseguir.
La función de circuito define si una válvula se cierra o permite el paso del fluido, si todos los puertos se cierran en la posición desenergizada, o si algunos puertos están cerrados y otros quedan abiertos.
Circuito Función A
Válvula 2/2, de dos vías, dos posiciones; normalmente cerrada.
Circuito Función B
Válvula 2/2, de dos vías, dos posiciones; normalmente abierta.
Tipos básicos de válvulas de dos vías
Hay dos métodos básicos de funcionamiento para la construcción de válvulas de solenoide de dos vías:
Está la válvula de accionamiento directo y pilotada internamente. En la construcción de acción directa, el diafragma abre la válvula normalmente cerrada o cierra la válvula normalmente abierta cuando se activa la bobina. Las presiones de funcionamiento de esta construcción varían de cero psi de presión a la máxima de la válvula (y depende del fabricante en particular). Estos tipos de válvulas no dependen en la presión del medio fluido para abrir y cerrar el diafragma.
Para el tipo de válvula pilotada internamente, una presión de línea es usada para ayudar en la operación de la válvula. En este caso, al desenergizarse la bobina en la válvula normal cerrada se cierra el orificio piloto, y la presión de línea se aplica al diafragma cerrando así la válvula. Al energizar la bobina, por otro lado, se tiene el efecto de abrir el orificio piloto, lo que reduce la presión sobre el diafragma. Esta construcción significa que la presión de línea es la única responsable de la apertura de la válvula, ya que actúa sobre el diafragma. Esta construcción es útil en el funcionamiento de orificios grandes con bobinas relativamente pequeñas.
Las electroválvulas, también identificadas como válvulas de solenoide, de agua están disponibles en latón, acero inoxidable y plástico y todas podrían ser consideradas como para aplicaciones de uso general, ya que los tres materiales son adecuados para el uso del agua de alimentación, pero debe ponerse atención a los requerimientos de parámetros de aplicación de agua.
Válvula solenoide normalmente abierta
Las válvulas de solenoide normalmente abiertas se utilizan para controlar el flujo de fluidos (gases y líquidos). Estas válvulas actúan abriendo o cerrando orificios a través de los cuales fluyen estos fluidos. Hay dos operaciones básicas de las válvulas de solenoide: las versiones de válvula de solenoide normalmente abierta (NO) y las normalmente cerradas (NC). Estas válvulas son producidas por diferentes fabricantes, pero sus operaciones básicas son las mismas. El tipo de operación de la válvula es una de las consideraciones que hay que hacer al elegir una válvula de solenoide.
En la operación de NO o normalmente abierta, energizando (haciendo circular corriente eléctrica a través de) la bobina se cierra la válvula de solenoide. Cuando la corriente se corta (lo que se conoce como desenergizar), se abre la válvula. Esta operación de la válvula normalmente se prefiere para fluidos no explosivos y no corrosivos, como el aire, el aceite de la luz y el agua.
El funcionamiento de la válvula normalmente abierta es útil en situaciones en las que es necesario mantener la circulación de fluidos en todo momento. Un buen ejemplo es la torre de refrigeración de un sistema industrial que siempre debe estar encendido para evitar el sobrecalentamiento. En ese caso, el solenoide se energiza solamente (para cerrar la válvula) cuando hay una necesidad real de cerrarla, por ejemplo, durante el mantenimiento o por reparaciones programadas.
La operación de la válvula es sólo una de las consideraciones a hacer al realizar la elección de una válvula de solenoide. Todo lo que influye en el funcionamiento de la válvula de solenoide debe ser considerado. Por ejemplo, la viscosidad del fluido, el tamaño del orificio, así como la temperatura del medio debe tenerse en cuenta.
Otra consideración a tomar es la compatibilidad del fluido y el material de la válvula. La buena noticia es que la mayoría de los materiales de las válvulas son compatibles con diferentes líquidos, como el aceite, aire, agua, vapor e incluso fluidos corrosivos. No obstante, este hecho todavía debe ser confirmado antes de elegir una válvula. Finalmente, la presión nominal de la válvula, que está directamente relacionada con el tamaño del orificio, también debe considerarse.
La elección de la válvula solenoide normalmente abierta correcta para su proyecto no debería ser difícil si usted tiene toda la información disponible que mencionamos acá. Estos tipos de válvulas son menos comunes y pueden ser más difíciles de encontrar cuando usted mira alrededor. Asegúrese de comprar siempre las válvulas de un distribuidor de confianza, que pueda ofrecerle asistencia técnica en el caso de que su válvula le cause algún problema.
Presiones de trabajo del sistema para las válvulas solenoide de agua.
La presión de la red de agua domiciliaria es típicamente 2 o 3 bares, pero por ejemplo en sectores cercanos a una planta de bombeo de una ciudad, las presiones puede superar los 10 bar, que puede causar problemas al utilizar electroválvulas de plástico que normalmente se limitan a una presión máxima de trabajo de 10 bar, a diferencia de las válvulas de solenoide de latón o acero inoxidable, que normalmente trabajan hasta 15 bar o más.
Requisitos de flujo para válvulas de solenoide de agua.
Es una buena práctica comprobar el caudal necesario para la aplicación y comprobar esto junto con el CV o coeficiente de caudal Kv de la válvula de solenoide a ser utilizada. Si la válvula es demasiado pequeña, el sistema tendrá carencia de agua y el agua podría moverse excesivamente rápido para lograr el flujo deseado, lo que puede causar un golpe de ariete en las tuberías. El otro problema podría ser que la válvula de solenoide sea demasiado grande para la aplicación requerida, lo que no sólo aumenta el coste, sino que puede causar cuando se utiliza una válvula de solenoide de presión asistida (también conocida como válvula solenoide servo asistida) un ruido muy molesto al ser accionada para abrir (permitiendo el flujo). Esto es causado por el hecho de que una válvula de solenoide de presión asistida requiere un diferencial de presión para abrir o cerrar, pero cuando la válvula de solenoide es abierta, permite un flujo más rápido que la demanda del sistema y genera una contrapresión por cancelación de la diferencia de presión, cerrando por lo tanto dicha electroválvula. El instante en que la válvula de solenoide se ve obligada a cerrar por la presión de retorno, se genera una diferencia de presión ya que la demanda supera el suministro, lo que hace que la válvula de solenoide se abra de nuevo y este ciclo se repite hasta que la válvula de solenoide sea apagada o la demanda de agua se detenga.
Temperatura de válvulas de solenoide de agua.
Las válvulas solenoides de agua típicas tendrán juntas de NBR que están clasificadas para ser usadas entre los 60 y 80 °C, mientras que el EPDM normalmente puede soportar temperaturas de hasta 150 °C. Si se requieren temperaturas más altas, es aconsejable utilizar una válvula de solenoide clasificada para vapor, que debe tener los sellos de PTFE y una bobina de alta temperatura H o N nominal diseñada para resistir el calor de la aplicación.
El agua dura y los problemas con los depósitos de calcio del agua.
Las válvulas de solenoide son ideales para el control tipo abre/cierra de flujo del agua, pero el agua puede llevar cantidades variables de depósitos minerales, incluyendo partículas de calcio. Como usted sabe, si usted observa dentro de su pava, lavavajillas o lavarropas, encontrará un depósito calcáreo blanco duro que está típicamente formado por calcio. Una válvula solenoide cuando es energizada produce calor, y si queda activada por lo general por más de 20 minutos alcanzará su máxima temperatura, que puede llegar hasta 120 grados centígrados. La energía eléctrica se utiliza para generar un campo magnético para accionar la válvula de solenoide, pero incluso una bobina de 10 vatios generará calor. Este calor se acumula y sólo puede dispersarse a través del entorno ambiental, el tubo de metal y los líquidos que fluyen a través de la misma. Sin embargo, la bobina o la fuente de calor están típicamente fijadas sobre la cañería principal, con un flujo muy limitado.
En áreas de aguas duras, con el tiempo esto hará que la armadura de la válvula de solenoide se llene con depósitos de cal y, finalmente, se atasque y falle. Esto es generalmente seguido por la bobina de solenoide quemada, sobre todo si es una bobina de CA de 50 / 60Hz, ya que se quedará en lo que llamamos el estado de irrupción es decir, tratando de mover o levantar la armadura, y debido a que la armadura no se moverá la bobina se sobrecalentará. Normalmente el personal técnico reemplaza la bobina y luego se queja, ya que esto también fracasará en cuestión de horas.
Hay 2 soluciones para este problema, la solución fácil es colocar una válvula que no sufrirá por depósitos de sarro, aunque éste se acumulará en el sistema en el tiempo y causará bloqueos y problemas en el sistema restante en algún momento mas adelante. La solución inteligente es colocar un ablandador de agua o descalcificador, este eliminará la cal del agua, permitiendo que otras válvulas solenoides, tuberías y otros sistemas de proceso funcionen de manera limpia y eficaz en el futuro.
Cuestiones ambientales y de zona peligrosa para las electroválvulas de agua.
Las aplicaciones típicas relacionadas con el agua son muy adecuadas para las electroválvulas de latón, incluso de plástico, pero si se utilizan para limpieza de alimentos o sistemas de procesamiento químico utilizando productos químicos antibacteriales corrosivos, esto puede hacer que las válvulas de latón o plástico solenoide sean inadecuadas, deberán ser utilizadas entonces válvulas de solenoide de acero inoxidable. En algunos casos como el procesamiento de alimentos para animales, azúcar o harina, por ejemplo, puede producirse una acumulación de polvos potencialmente explosivos en la atmósfera. En estos casos, el área tendrá una calificación de zona de peligro y se requerirá una válvula solenoide con certificación ATEX para operar en zona de peligro de explosión y atmósferas inflamables, ya sea por ejemplo EExmIIT4 o EExdIICT6.
Funcionamiento de las válvulas solenoide para agua
Así la válvula de solenoide sea de plástico, latón o acero inoxidable, normalmente hay dos métodos de funcionamiento diferentes de válvulas solenoide, ver a continuación.
Electroválvulas de agua con elevación asistida
Las válvulas solenoides con elevación asistida, de acción directa o diafragma colgante no requieren un diferencial de presión para operar, es decir, una diferencia de presión entre los puertos de entrada y salida y son ideales para aplicaciones de agua de la mayor parte de la red domiciliaria, ofreciendo altas velocidades de flujo. No requieren consideraciones especiales en cuanto a la diferencia de presión y el personal técnico puede colocar estas válvulas de solenoide en forma segura para una función de apertura y cierre positivo, independientemente de las presiones del sistema. Estas son ideales para baja presión, vacío, por gravedad y sistemas de circuito cerrado, sin embargo por lo general pueden operar hasta 10 bar o más.
Consejo útil: Bobina normalmente montada en el centro.
Rangos de presión típica: de 0 a 10 Bar
Rangos de tamaños típicos: rosca 3/8 a 2 " y brida DN10 a DN300
Válvulas de solenoide servo asistidaspara agua
Las válvulas de solenoide para agua accionadas a presión o de diafragma flotante requieren una diferencia de presión entre los puertos de entrada y salida para abrir y cerrar. Estas son ideales para la mayoría de los suministros de agua de red, ya que proporcionan un caudal alto y por lo general el agua corriente suministrará un diferencial de presión suficiente para la operación. Estas son ideales para los sistemas de recarga de tanques y sistemas abierto a la atmósfera que ofrecerán el diferencial de presión requerido. Otra ventaja de este diseño es que esta válvula de solenoide de agua es típicamente menos costoso que el de elevación asistida.
Diafragma y accesorios para electroválvula de dos vías pilotada.
Consejo útil: Bobina montada normalmente sobre del puerto de salida.
Rangos de presión típicos: 0,5 a 10 bar
Rangos de tamaños típicos: rosca 3/8 a 3 " y brida DN10 hasta DN 500
