Electroválvula coaxial

Una electroválvula coaxial es una electroválvula de acción directa con una trayectoria de flujo relativamente libre, diseñada para medios altamente viscosos o aplicaciones de alta presión. El diseño único de estas válvulas las hace adecuadas para sistemas con requisitos de alto caudal en los que se desea una pérdida de presión mínima sobre la válvula. Comúnmente se les conoce como una simple válvula coaxial.

Típicamente, los sistemas que manejan líquidos espesos con viscosidades superiores a 50 centistokes (milímetros cuadrados por segundo) requieren válvulas solenoides especializadas para un control adecuado. Las válvulas solenoides estándar no son adecuadas para gestionar fluidos densos como aceites pesados, grasa, jarabes u otras sustancias viscosas. Estos fluidos espesos pueden obstruir el paso o requerir una fuerza excesiva para operar la válvula, haciéndola ineficaz. La mayoría de las válvulas solenoides, cuando se activan, están diseñadas para canalizar el fluido 90 grados hacia arriba y sobre el orificio, luego 180 grados hacia abajo debajo del sello y otros 90 grados hacia la salida. Además, las válvulas solenoides de operación indirecta utilizan pequeños puertos piloto con caminos de flujo estrechos. Si bien esta configuración es ideal para medios de baja viscosidad (como agua, aire o aceites ligeros), causa una caída de presión significativa en el sistema cuando se usa con líquidos espesos.

La invención de las electroválvulas coaxiales ha hecho posible el control de fluidos altamente viscosos al eliminar los obstáculos en la trayectoria del fluido. Las electroválvulas coaxiales se utilizan para manejar líquidos con viscosidades de hasta 500 o 600 centistokes (CST).

Índice de contenidos

• Características de las electroválvulas coaxiales
• Diseño y funcionamiento
• Tipos de electroválvulas coaxiales
• Características
• Aplicaciones
• Criterios de selección

Características de las electroválvulas coaxiales

Una válvula coaxial ofrece una serie de ventajas sobre las electroválvulas de uso general. Estas válvulas pueden ser la elección correcta para su aplicación si:

• Su sistema requiere altos caudales y pequeñas pérdidas de presión
• Su medio es muy viscoso (más de 50 CST)
• Su medio es un gas o líquido agresivo, abrasivo, ligeramente contaminado o sensible
• Tiene una contrapresión muy alta (hasta 400 bares) o fluctuaciones de presión
• Su sistema requiere tiempos de respuesta rápidos
• Su medio es el vacío hasta 10-4 mbar
• Su sistema experimenta un diferencial de presión cero

Diseño y funcionamiento

En una electroválvula coaxial, el solenoide se instala de forma concéntrica a un tubo interno desplazable lateralmente por el que circula el fluido (figura 2). Este tubo interno está directamente conectado a un émbolo magnético, que se mueve en paralelo a la dirección del flujo cuando la bobina recibe energía. Este movimiento lateral cambiará el estado de la válvula a abierto o cerrado independientemente de la presión del sistema. En una válvula normalmente cerrada, cuando la bobina recibe energía, el tubo se mueve contra un muelle de retorno (no mostrado en la figura 2) y se aleja del asiento de la válvula (el tubo se mueve hacia la izquierda en la figura 2), lo que permite que el fluido fluya. Al descargar la bobina, el tubo será empujado hacia el asiento de la válvula (el tubo se mueve hacia la derecha en la figura 2) con la ayuda del muelle de retorno. Para evitar que el medio entre en contacto con otras partes internas de la válvula, el tubo está sellado y asegurado en su lugar con juntas tóricas.

Tipos de electroválvulas coaxiales

Todas las electroválvulas coaxiales son, en principio, de acción directa, lo que les permite funcionar a partir de una presión diferencial cero. Estas válvulas pueden ser de 2/2 vías o 3/2 vías y normalmente cerradas o normalmente abiertas.

En una configuración de 2/2 vías, según sea normalmente cerrada o normalmente abierta, la electroválvula coaxial puede alimentar la salida cuando la bobina está energizada o descargada.

Se puede utilizar una configuración de 3/2 vías para desviar el fluido a una segunda salida, como se ve en la figura 3. En esta configuración, la salida 1 se coloca antes del tubo que es alimentado por la entrada por defecto. Cuando la bobina está descargada, el fluido que entra por la entrada sale por la salida 1, y el camino hacia la salida 2 está bloqueado por el asiento de la válvula. Cuando la bobina se energiza, el tubo se aleja del asiento de la válvula abriendo la salida 2 mientras que simultáneamente sella el camino hacia la salida 1.

Características

• Paso libre: Dado que la trayectoria del flujo está relativamente libre de obstrucciones, las válvulas coaxiales están pensadas para fluidos altamente viscosos. También pueden manejar altos caudales con baja pérdida de presión debido a su diseño sencillo.

• No le afecta la presión: Las electroválvulas coaxiales pueden soportar presiones de hasta 400 bares y no se ven afectadas por las fluctuaciones de presión en la entrada o la salida. También pueden funcionar con un diferencial de presión cero o en aplicaciones de vacío.

• Tiempo de respuesta: Al comparar una válvula coaxial con otras válvulas para medios altamente viscosos (válvulas de bola, de compuerta, de mariposa y de globo motorizadas), éstas son de acción extremadamente rápida. Otras soluciones pueden tardar varios segundos en actuar.

• Señalización de posición: Se pueden añadir dispositivos opcionales de señalización de posición durante el proceso de fabricación de la válvula para enviar información de posición abierta o cerrada.

• Mantenimiento: Las válvulas coaxiales tienen una vida útil elevada, son robustas y requieren un mantenimiento mínimo. Sin embargo, pueden estar equipados con anulaciones manuales para facilitar la puesta en marcha o el mantenimiento.

Aplicaciones

El uso principal de las electroválvulas coaxiales es para fluidos altamente viscosos, por lo que los sistemas que contienen los siguientes medios son grandes aplicaciones para su implementación:

• La mayoría de los aceites minerales y vegetales, como el aceite de maíz, el aceite de oliva, el aceite de ricino, el aceite de coco, el aceite de sésamo, el aceite de palma, el aceite de linaza, etc.
• Nata agria
• Mantequillas como la de cacahuete, la de almendra, la de avellana, etc.
• Grasas líquidas
• Jarabe
• Miel
• Tinta
• Chocolate fundido
• Salsas
• Hidrocarburos espesos

El rápido tiempo de respuesta de este tipo de válvulas, así como su disponibilidad en configuración de funcionamiento de 3/2 vías, las hacen adecuadas para aplicaciones de mezcla/dispensación precisas.

Criterios de selección

Los principales criterios de selección de las electroválvulas coaxiales son las especificaciones de presión diferencial en los puertos, el valor KV y el orificio de la válvula. El material de construcción, es decir, el cuerpo y el material de la junta, también debe ser considerado para la compatibilidad con los medios para evitar la corrosión y la vida útil adecuada de la válvula.