Electroválvula
Una electroválvula es un dispositivo diseñado para controlar el flujo de un fluido a través de un conducto como puede ser una tubería tubería.. No se debe confundir la electroválvula electroválvula con válvulas motorizadas, que son aquellas en las que un motor acciona el cuerpo de la válvula. Clases y funcionamiento [editar ]
Una electroválvula tiene dos partes fundamentales: el solenoide y la válvula. El solenoide convierte energía eléctrica en energía mecánica para actuar la válvula. Existen varios tipos de electroválvulas. En algunas electroválvulas el solenoide actúa directamente sobre la válvula proporcionando toda la energía necesaria para su movimiento. Es corriente que la válvula se mantenga cerrada por la acción de un muelle y que el solenoide la abra venciendo la fuerza del muelle muelle.. Esto quiere decir que el solenoide debe estar activado y consumiendo energía mientras la válvula deba estar abierta. También es posible construir electroválvulas biestables que usan un solenoide para abrir la válvula y otro para cerrar o bien un solo solenoide que abre con un impulso y cierra con el siguiente. Las electroválvulas pueden ser cerradas ser cerradas en reposo o normalmente cerradas lo cual quiere decir que cuando falla la alimentación eléctrica quedan cerradas o bien pueden ser del tipo abiertas en reposo o normalmente abiertas que quedan abiertas cuando no hay alimentación. Hay electroválvulas electroválvulas que en lugar de abrir y cerrar lo que hacen es conmutar la entrada entre dos salidas. Este tipo de electroválvulas a menudo se usan en los sistemas de calefacción por zonas lo que permite calentar varias zonas de forma independiente utilizando una sola bomba de circulación.
A- Entrada B- Diafragma C- Cámara de presión D- Conducto de vaciado de presión E- Solenoide F- Salida
En otro tipo de electroválvula el solenoide no controla la válvula directamente sino que el solenoide controla una válvula piloto secundaria y la energía para la actuación de la válvula principal la suministra la presión del propio fluido. El gráfico adjunto muestra el funcionamiento de este tipo de válvula. En la parte superior vemos la válvula cerrada. El agua bajo presión entra por A. B es un diafragma elástico y tiene encima un muelle que le empuja hacia abajo con fuerza débil. La función de este muelle no nos interesa por ahora y lo ignoramos ya que la válvula no depende de él para mantenerse cerrada. El diafragma tiene un diminuto orificio en el centro que permite el paso de un pequeño flujo de agua. Esto hace que el agua llene la cavidad C y que la presión la presión sea igual en ambos lados del diafragma. Mientras que la presión es igual a ambos lados, vemos que actúa en más superficie por el lado de arriba que por el de abajo por lo que presiona hacia abajo sellando la entrada. Cuanto mayor sea la presión de entrada, mayor será la fuerza con que cierra la válvula. Ahora estudiamos el conducto D. Hasta ahora estaba bloqueado por el núcleo del solenoide E al que un muelle empuja hacia abajo. Si se activa el solenoide, el núcleo sube y permite pasar el agua desde la cavidad C hacia la salida con lo cual disminuye la presión en C y el diafragma se levanta permitiendo el paso directo de agua desde la entrada A a la salida F de la válvula. Esta es la situación representada en la parte inferior de la figura. Si se vuelve a desactivar el solenoide se vuelve a bloquear el conducto D y el muelle situado sobre el diafragma necesita muy poca fuerza fuerza para para que vuelva a bajar ya que la fuerza principal la hace el propio fluido en la cavidad C. De esta explicación se deduce que este tipo de válvula depende para su funcionamiento de que haya mayor presión a la entrada que a la salida y que si se invierte esta situación entonces la válvula abre sin que el solenoide pueda controlarla. Este tipo de válvulas se utilizan muy comúnmente en lavadoras, lavaplatos, riegos y otros usos similares. Un caso especialmente interesante del uso de estas válvulas es en los calentadores de agua de depósito. En los calentadores de agua de demanda, el agua se calienta según va pasando por el calentador en el momento del consumo y es la propia presión del agua la que abre la válvula del gas pero en los calentadores de depósito esto no es posible ya que el agua se calienta mientras está almacenada en un depósito y no hay circulación. Para evitar la necesidad de suministrar energía eléctrica la válvula del gas es una válvula de este tipo con la válvula piloto controlada por un diminuto solenoide al que suministra energía un termopar termopar bimetálico bimetálico que saca energía del calor calor del del agua. Las electroválvulas también se usan mucho en la industria para controlar el flujo de todo tipo de fluidos.
1. Introducción 2. Válvula de corredora y cursor lateral 3. Mando por aplicación bilateral de presión 4. Bibliografía 1. Introducción Estas válvulas se utilizan cuando la señal proviene de un temporizador eléctrico, un final de carrera Estas válvulas eléctrico, presostatos o mandos electrónicos. En general, se elige el accionamiento eléctrico para mandos con distancias extremamente largas y cortos tiempos de conexión. Las electroválvulas o válvulas electromagnéticas electromagnéticas se dividen en válvulas de mando directo o indirecto. Las de mando directo solamente se utilizan para un diámetro luz pequeño, puesto que para diámetros mayores los electroimanes necesarios resultarían demasiado grandes. Figura. Válvula distribuidora 3/2 (de mando electromagnétic electromagnético) o)
Al conectar el imán, el núcleo (inducido) es atraído hacia arriba venciendo la resistencia del muelle. Se unen los empalmes P y A. El núcleo obtura, con su parte trasera, la salida R. Al desconectar el electroimán, el muelle empuja al núcleo hasta su asiento inferior y cierra el paso de P hacia A. El aire de la tubería de trabajo trabajo A A puede escapar entonces hacia R. Esta válvula tiene solapo; el tiempo de conexión es muy corto. Para reducir al mínimo el tamaño de los electroimanes, se utilizan válvulas de mando indirecto, que se componen de dos válvulas: Una válvula electromagnética de servopilotaje (312, de diámetro nominal pequeño) y una válvula principal, de mando neumático. Figura 101: Válvula distribuidora 4/2 (válvula electromagnétic electromagnética a y de mando indirecto) Funcionamiento: El conducto de alimentación P de la válvula principal tiene una derivación interna hacia el asiento de la válvula de mando indirecto. Un muelle empuja el núcleo contra el asiento de esta válvula. Al excitar el electroimán, el núcleo es atraído, y el aire fluye hacia el émbolo de mando de la válvula principal, empujándolo hacia abajo y levantando los discos de válvula de su asiento. Primeramente se cierra la unión entre P y R (la válvula no tiene solapo). Entonces, el aire puede fluir de P hacia A y escapar de B hacia R. Al desconectar el electroimán, el muelle empuja el núcleo hasta su asiento y corta el paso del aire de mando. Los émbolos de mando en la válvula principal son empujados a su posición inicial por los muelles. Válvula distribuidora 3/2, servopitotada (principio de junta de disco) Para que las fuerzas de accionamiento no sean grandes, las válvulas de mando mecánico se equipan también con válvulas de servopilotaje. La fuerza de accionamierito de una válvula es decisiva para el caso de aplicación. En la l a válvula descrita de 1/8", con 600 kPa (6 bar), es de 1,8 N (180 p), aprox. Figura 102: Válvula distribuidora 3/2 (cerrada en posición de reposo) Funcionamiento: La válvula de servopilotaje está unida al empalme de presión (P) por medio de un taladro pequeño, Cuando se acciona el rodillo, se abre la válvula de servopilotaje. El aire comprimido circula hacia la membrana y hace descender el platillo de válvula. La inversión se realiza en dos fases: En primer lugar se cierra el conducto de A hacia R, y luego se abre el P hacia A. La válvula se reposiciona al soltar el rodillo. Se cierra el paso de la tubería de presión hacia la membrana y se purga de aire. El muelle hace regresar el émbolo de mando de la válvula principal a su posición inicial. Este tipo de válvula puede emplearse opcionalmente como válvula normalmente abierta o normalmente cerrada. Para ello sólo hay que permutar los empalmes P y R e invertir el cabezal de accionamiento 180º. Figura 103: Válvula distribuidora 3/2 (abierta en posición de reposo) En la válvula distribuidora 4/2 servopilotada, a través de la válvula de servopilotaje reciben aire comprimido dos membranas, y dos émbolos de mando unen los diversos empalmes. La fuerza de accionamiento no varía; es también de 1,8 N (180 p). Figura 104: Válvula distribuidora 4/2 (servopilotada) Válvulas de corredera En estas válvulas, los diversos orificios se unen o cierran por medio de una corredera de émbolo, una corredera plana de émbolo o una corredera giratoria. Válvula de corredera longitudinal El elemento de mando de está válvula es un émbolo que realiza un desplazamiento longitudinal y une o separa al mismo tiempo los correspondientes conductos. La fuerza de accionamiento es reducida, porque no hay que vencer una resistencia de p resión de aire o de muelle (como en el principio de bola o de junta de disco). Las válvulas de corredera longitudinal pueden accionarse manualmente o mediante medios mecánicos, eléctricos o
neumáticos. Estos tipos de accionamiento también pueden emplearse para reposicionar la válvula a su posición inicial. La carrera es mucho mayor que en las válvulas de asiento plano. Figura 105: Válvula distribuidora 5/2 (principio de corredera longitudinal) En esta ejecución de válvulas de corredera, la estanqueidad representa un problema. El sistema conocido «metal contra metal- utilizado en hidráulica exige un perfecto ajuste de la corredera en e l interior de¡ cilindro. Para reducir las fugas al mínimo, en neumática neumática,, el el juego juego entre la corredera y el cilindro no debe sobrepasar 0,002 a 0.004 mm. Para que los costos de fabricación no sean excesivos, sobre el émbolo se utilizan juntas tóricas (anillos toroidales) o de doble copa o juntas tóricas fijas en el cuerpo. Al ob jeto de evitar que los elementos estanqueizantes se dañen, los orificios de empalme pueden repartirse en la superficie del cilindro. Figura 106: Diferentes métodos de estanqueización entre el émbolo y el cuerpo
La figura 107 muestra una válvula sencilla de corredera longitudinal manual manual.. Al desplazar el casquillo se unen los conductos de P hacia A y de A hacia R. Esta válvula, de concepción muy simple se emplea como válvula de cierre (válvula principal) delante de los equipos neumáticos. Figura 107: Válvula de corredera longitudinal manual (válvula distribuidora 3/2) 2. Válvula de corredora y cursor lateral En esta válvula, un émbolo de mando se hace cargo de la función de inversión. Los conductos se unen o separan, empero, por medio de una corredera plana adicional. La estanqueización sigue siendo buena aunque la corredera plana se desgaste, puesto que se reajusta automáticamente por el efecto de¡ aire comprimido y de¡ muelle incorporado. En el émbolo de mando mismo, hay anillos toroidales que hermetizan las cámaras de aire. Estas juntas no se deslizan nunca por encima de los orificios pequeños. La válvula representada en la figura f igura 108 es una válvula distribuidora 4/2 (según el principio de corredera y cursor lateral). Se invierte por efecto directo de aire comprimido. Al recibir el émbolo de mando aire comprimido de¡ empalme de mando Y, une el conducto P con B, y el aire de la tubería A escapa hacia R. Si el aire comprimido viene de¡ orificio de pilotaje Z, se une P con A, y el aire de B escapa por R. Al desaparecer el aire comprimido de la tubería de mando, el émbolo permanece en la posición en que se encuentra momentáneamente, hasta recibir otra señal del otro l ado. Figura 108: Válvula de corredera y cursor lateral (válvula distribuidora 4/2) .Inversión por efecto de presión 3. Mando por aplicación bilateral de presión: Existe otro tipo de distribuidor que se distingue del precedente por su modo de accionamiento. Se trata de un distribuidor de impulsos negativos de presión. En este caso el aire es evacuado de las dos cámaras de pilotaje. Por eso, el émbolo de mando tiene en ambos lados orificios pequeños que comunican con el empalme de presión P. Cuando hay aire comprimido en este empalme, también reciben presión los dos lados del émbolo de mando. Reina equilibrio.. equilibrio Cuando el empalme de mando Y abre el paso, en este lado disminuye la presión. En el otro lado Z reina una presión mayor, que empuja el émbolo de mando hacia el lado del que acaba de escapar aire. El empalme P se une con el conducto de trabajo B, y el conducto de trabajo A con el de escape de aire R. Después de cerrar el empalme de mando Y, en esta cámara se forma de nuevo presión, y el émbolo de mando permanece en la posición en que se encuentra hasta que se abre el empalme Z y tiene lugar una inversión en el otro sentido. La segunda tubería de trabajo A se une entonces con el empalme de presión P y B con R. La estructura de un mando con estas válvulas es sencilla y económica, pero el mando no es seguro seguro,, porque en caso de rotura de una tubería la válvula invierte automáticamente. automáticamente. No pueden resolverse los mandos y las exigencias adicionales en todo caso. Si las longitudes de tubería de mando ( volumen volumen)) son muy variadas, en el momento de conectar la presión puede producirse una inversión automática. Para garantizar una inversión correcta, es necesario que el volumen de aire de las dos
cámaras sea lo más pequeño posible. Figura 109: Válvula de corredera y cursor lateral (válvula distribuidora 4/2) . Mando por depresión Circuitos de FESTO Circuito en Paralelo Circuito e n Serie
