Válvula Solenoide de Medio Separado - Cómo Funcionan

En una válvula solenoide de medio separado, el fluido no está en contacto con las partes mecánicas internas, como el émbolo y el resorte. Estas válvulas son particularmente adecuadas para fluidos contaminados o corrosivos.

Tabla de contenidos

• Riesgo de corrosión y contaminación
• Válvulas solenoides de medio separado
• Tipos
• Criterios de selección

Riesgo de corrosión y contaminación

En la mayoría de las válvulas solenoides, el émbolo ferromagnético y el resorte de retorno están en contacto con los medios. Se pueden elegir válvulas con muchos materiales de carcasa diferentes para ser químicamente compatibles con los medios, pero el émbolo siempre debe ser ferromagnético. El material más común para el émbolo es el acero inoxidable 430F, que tiene una resistencia química más baja en comparación con los materiales comunes de la carcasa, como el acero inoxidable 304 o 316.

Además, debido al mecanismo del actuador en las válvulas solenoides, son muy sensibles a la suciedad y solo funcionan con líquidos o gases limpios. Las válvulas pueden permitir que los medios entren en espacios muertos donde la acumulación de pequeñas partículas puede interferir con el movimiento de la válvula, traer un riesgo de contaminación cruzada para el siguiente lote y causar desgaste en las partes actuadoras. Las contaminaciones en el medio son responsables de la mayor parte de los problemas de las válvulas solenoides. Se debe tener cuidado de que las válvulas se instalen con su solenoide en posición vertical con la bobina hacia arriba para evitar la acumulación de escombros y materias extrañas alrededor del émbolo. En caso de que la válvula solenoide se monte en un ángulo, se recomienda desviarse como máximo 90° de la posición vertical.

Antes de la instalación, siempre se recomienda enjuagar brevemente las tuberías para eliminar cualquier partícula. Si existe la posibilidad de contaminación, se puede instalar un filtro aguas arriba de la entrada de la válvula. El mantenimiento rutinario puede prevenir estos problemas.

Sin embargo, si el medio en el sistema está contaminado por naturaleza, cargado de partículas finas, es agresivo, corrosivo, sensible a la temperatura o ultra puro, se recomienda utilizar válvulas solenoide con separación de medios. Tenga en cuenta que las válvulas solenoide con separación de medios solo pueden manejar medios ligeramente contaminados y no son adecuadas para todos los medios cargados de partículas. Para medios muy contaminados o lodos, otros tipos de válvulas son más adecuados. Explicaremos más sobre las alternativas más adelante.

Válvulas solenoide con separación de medios

Las válvulas con separación de medios están diseñadas para manejar medios críticos como líquidos o gases agresivos, cargados de partículas o de alta pureza. Por lo tanto, es esencial separar las partes hidráulicas y eléctricas de la válvula del camino del flujo. Estos tipos de válvulas están diseñados de manera que el medio solo esté en contacto con el cuerpo de la válvula, el sello y el diafragma de aislamiento. El actuador de diafragma está ubicado fuera del espacio del fluido, lo que lo protege de la corrosión o la acumulación de materias extrañas. En consecuencia, el medio está protegido de la contaminación y las fluctuaciones excesivas de temperatura. El diafragma de aislamiento y el cuerpo de la válvula están hechos de materiales resistentes y la válvula se puede enjuagar fácilmente debido a los espacios muertos reducidos.

Tipos

Las válvulas solenoide con separación de medios existen en muchas configuraciones diferentes. En general, el mecanismo de actuación principal se divide en dos categorías: operación directa y operación indirecta. El criterio más importante a tener en cuenta al elegir el tipo de válvula correcto es que las válvulas de operación directa funcionan desde cero bar de diferencia de presión en la entrada y la salida, mientras que las válvulas solenoide de operación indirecta requieren una diferencia de presión mínima de alrededor de 0,5 bar entre los puertos. Las válvulas solenoide de operación indirecta están diseñadas para controlar caudales más grandes utilizando un solenoide relativamente pequeño. En las siguientes secciones, se discute el principio de funcionamiento de las válvulas solenoide con separación de medios comúnmente utilizadas.

Válvula Solenoide de Palanca de Operación Directa

Para explicar este ejemplo, se toma como referencia el tipo 0131 de Bürkert. Esta válvula de palanca opera según la ley de la palanca. Una palanca pivota en una bisagra fija y se puede usar para ejercer una gran fuerza sobre una pequeña distancia en un extremo ejerciendo solo una pequeña fuerza sobre una distancia mayor en el otro. En una válvula de palanca solenoide de acción directa, el émbolo está conectado perpendicularmente a la palanca en el extremo superior (Figura 2) y el cilindro de sellado está ubicado en el extremo inferior de la palanca. La fuerza de entrada creada por el movimiento horizontal del émbolo se traduce a través de la palanca al cilindro de sellado sobre los asientos de la válvula. Esta característica puede, por lo tanto, conmutar directamente grandes diámetros en una válvula.

Dado que la palanca pasa a través de un diafragma aislante, el actuador está separado del cuerpo del fluido. La separación de medios hace que esta válvula sea especialmente adecuada para su uso en soluciones ácidas y alcalinas críticas o en medios que contienen partículas. Debido a los grandes diámetros, esta válvula se utiliza a menudo como válvula de vaciado y mezcladora. Esta válvula puede funcionar como una válvula de 2/2 vías o 3/2 vías.

Válvula solenoide de armadura pivotante de accionamiento directo

En este tipo de válvula, el émbolo es la armadura que pivota en un punto, pasa a través de un diafragma aislante flexible y entra en el cuerpo de la válvula en el otro lado del diafragma. Cuando se energiza el solenoide, la armadura pivotante (el émbolo) es atraída hacia el solenoide y pivota contra la fuerza de un resorte de retorno. De manera similar a la válvula de palanca, el cilindro de sellado se empuja contra el asiento de la válvula (en válvulas normalmente abiertas) para detener el flujo. Sin corriente, la armadura pivotante gira hacia atrás por la fuerza del resorte de retorno, haciendo que el cilindro de sellado se aleje del asiento de la válvula permitiendo que el medio fluya.

En la figura 3 se muestra una válvula solenoide de armadura pivotante de acción directa de 3/2 vías. En el estado desenergizado, el cilindro de sellado es forzado contra el asiento de la válvula 1 por la fuerza del resorte. En el estado energizado, el solenoide hace pivotar la armadura del núcleo contra la fuerza del resorte y el cilindro de sellado es forzado contra el asiento de la válvula 2.

El uso de un diafragma separador, que separa la cámara de medios del sistema electromagnético, hace posible utilizar estas válvulas para el control de fluidos corrosivos, contaminados y agresivos, así como para vacío.

Válvulas solenoides de operación indirecta (operación servo)

Abrir orificios grandes utilizando el método de acción directa requeriría bobinas enormes y costosas. Las válvulas asistidas por servo utilizan la presión diferencial del medio sobre los puertos de la válvula para abrir y cerrar. Los principios de funcionamiento de una válvula solenoide asistida por servo se discuten más a fondo aquí.

En una válvula asistida por servo con control piloto de armadura pivotante, la válvula piloto es una válvula de armadura pivotante de acción directa, mientras que el sello de la válvula principal es un diafragma flexible más grande o un pistón.

El área principal de aplicación de esta válvula es la conmutación confiable de gases y fluidos ligeramente contaminados y agresivos para diámetros más grandes. Con este tipo de válvula hay muy poco peligro de obstrucción, ya que el actuador y la cámara de medios están separados por un diafragma.

Otros tipos de válvulas

Entre otras válvulas separadas por medios, las válvulas de pinza, las válvulas de bola y las válvulas mariposa también se utilizan comúnmente para el control de flujo de fluidos contaminados o agresivos:

Las válvulas de pinza se colocan alrededor de los tubos de proceso y fuerzan los tubos a juntarse (pellizcar) para crear un sello que cierra el flujo. Las válvulas de pinza se utilizan comúnmente en instrumentos médicos, analizadores clínicos o químicos y una amplia gama de equipos de laboratorio. Las válvulas de pinza son válvulas de paso completo (puerto completo) que minimizan la pérdida de presión cuando están completamente abiertas.

Las válvulas de bola utilizan una bola pivotante perforada hueca para controlar el fluido. Cuando el orificio de la bola está alineado con el flujo, la válvula está completamente abierta, y cuando se gira 90 grados, la válvula está completamente cerrada. Las válvulas de bola son duraderas, fáciles de operar y pueden funcionar a altas presiones y temperaturas.

Las válvulas mariposa utilizan un disco que gira un cuarto de vuelta para cambiar entre los estados abierto y cerrado. Las válvulas mariposa suelen tener costos más bajos y pesan menos en comparación con las válvulas de bola. Sin embargo, dado que el disco siempre está presente dentro del flujo, incluso cuando está completamente abierto, siempre inducen una caída de presión en el sistema.

Criterios de selección

Los principales criterios de selección para las válvulas solenoides separadas por medios, después de determinar la presión diferencial mínima requerida en los puertos, el valor Kv y el orificio de la válvula, es la elección del material de construcción, es decir, el material del cuerpo y del sello. Todos los materiales de construcción tienen propiedades específicas que los hacen adecuados para diferentes aplicaciones. Es esencial elegir el material de cuerpo y sello apropiado para su medio.