Válvulas solenoides neumáticas de 3/2 vías para cilindros neumáticos de simple efecto
Figura 1: Válvulas distribuidoras neumáticas montadas en un colector.
Una válvula solenoide neumática de 3/2 vías controla el flujo de aire comprimido a un cilindro neumático de simple efecto. El aire supera la fuerza del resorte del cilindro, retrayendo o extendiendo el vástago. Esto depende de cómo esté construido el cilindro. Se utilizan válvulas solenoides neumáticas de 3/2 vías porque pueden dirigir el aire desde la fuente de aire al cilindro, y luego desde el cilindro a través del escape. La combinación de la válvula solenoide neumática y el cilindro se utiliza a menudo para aplicaciones de manipulación de materiales y embalaje. Seleccionar la válvula solenoide de 3/2 vías adecuada es crucial para un rendimiento eficiente y fiable del sistema neumático.
Nota: Este artículo se centra únicamente en la selección de válvulas solenoides neumáticas de 3/2 vías para cilindros de simple efecto. Obtenga más información sobre otras configuraciones leyendo nuestra guía sobre cilindros neumáticos de simple efecto vs doble efecto.
Tabla de contenidos
Criterios de selección
1. Tamaño y tipo de conexión
La selección del tamaño de conexión es típicamente simple porque debe elegir un tamaño que coincida con lo que la válvula solenoide neumática se conectará.
- BSPP: British Standard Pipe Parallel. A veces se denota con la letra G, por ejemplo, G 1/4". El 1/4" se refiere al diámetro interno de la conexión.
- Métrico: Los tamaños métricos se denotan con la letra M, por ejemplo, M3 y M5. El número que sigue a la letra M denota el diámetro mayor en milímetros.
- QS: QS indica una conexión rápida push-in para tubos neumáticos, por ejemplo, QS-8 y QS-10. El número que sigue a QS indica el diámetro exterior del tubo para el que es adecuada la conexión. Por ejemplo, QS-8 significa que la conexión es adecuada para tubos neumáticos de 8 mm.
- NPT: National Pipe Thread es un tamaño de conexión típicamente utilizado en los Estados Unidos. El número que sigue a NPT, por ejemplo, NPT 1/4", se refiere al diámetro interno de la conexión.
- Brida: En el contexto de las válvulas solenoides neumáticas, brida se refiere a una conexión NAMUR con brida que hace que la válvula sea adecuada para el montaje en actuadores giratorios neumáticos. El número que sigue a "Brida", por ejemplo, Brida 1/4, se refiere al tamaño de los puertos neumáticos en la brida.
- Placa base: Las placas base para válvulas neumáticas son una base de montaje para instalar y conectar múltiples válvulas solenoides neumáticas. Las placas base simplifican y ayudan a organizar los circuitos neumáticos que requieren múltiples válvulas solenoides. Las placas base tienen orificios de montaje y pasajes de aire, lo que permite una fácil instalación y una distribución eficiente del aire.
2. Función
- Normalmente abierto (NO): Figura 2 arriba. El aire fluye del puerto 1/P al puerto 2/A cuando el solenoide no está activado. Cuando se energiza el solenoide, el aire se ventila del puerto 2/A al puerto 3/R. Al desactivarse, un resorte devuelve la válvula a la posición abierta.
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Normalmente cerrado (NC): Figura 2 centro. Cuando no está activado, el aire se ventila del puerto 2/A al puerto 3/R. Cuando se energiza el solenoide, el aire fluye del puerto 1/P al puerto 2/A. Al desactivarse, un resorte devuelve la válvula a la posición cerrada.
- NC vs NO: ¿Qué estado debe tener el cilindro neumático si se pierde la energía? ¿Debe estar extendido o retraído el vástago? Considere estas preguntas al seleccionar la válvula solenoide neumática para su cilindro específico.
- Monoestable: Las válvulas monoestables requieren energía constante para mover el carrete de su posición predeterminada. Al desactivarse, un resorte devuelve el carrete a su posición predeterminada.
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Biestable: Figura 2 abajo. Una válvula biestable cambia su posición cuando se activa y la mantiene cuando se desactiva. Hay dos tipos principales: de enclavamiento y de retención.
- De enclavamiento: La posición del carrete se cambia cuando se energiza la válvula y mantiene su posición cuando se apaga la energía. Utiliza un imán permanente para mantener el carrete en su lugar.
- De retención: Utiliza un mecanismo mecánico para mantener el carrete en su lugar.
- Selección entre: Típicamente, los mecanismos de enclavamiento requieren menos energía, y los de retención son más duraderos porque su mecanismo de bloqueo no puede ser afectado por el magnetismo.
Figura 2: Representación simbólica de válvulas solenoides de 3/2 vías: normalmente abierta y monoestable (arriba), normalmente cerrada y monoestable (centro) y normalmente cerrada y biestable (abajo).
3. Voltaje
Elegir el voltaje correcto para una válvula solenoide neumática es simple porque debe coincidir con la fuente de alimentación disponible.
4. Material
La selección del material implica elegir el material del cuerpo y el material del sello. Esta es una selección importante porque el material debe ser compatible con el medio del sistema. Lea nuestra guía de resistencia química de materiales para obtener más información.
Hay varios materiales disponibles tanto para el cuerpo como para el sello. Diferentes materiales tienen diferentes características operativas (por ejemplo, presión y temperatura). Preste atención a estas características al tomar decisiones.
5. Operación
El movimiento del carrete o pistón puede ser controlado directa o indirectamente:
- Operación directa: El solenoide actúa directamente sobre el carrete, lo que significa que estas válvulas pueden operar a 0 bar/psi de presión.
- Operación indirecta: El solenoide actúa sobre una pequeña válvula piloto, que a su vez actúa sobre el carrete o pistón. Una válvula solenoide más pequeña, que requiere menos energía, puede controlar la válvula solenoide neumática. Por lo tanto, el sistema debe tener presión para que una válvula solenoide neumática opere indirectamente. Además, la operación indirecta permite mayores caudales.
6. Diferencia de presión mínima
Como se describe en la sección 5, las válvulas solenoides neumáticas de operación indirecta requieren una diferencia de presión mínima. Esta diferencia puede variar de 0,95 (es decir, vacío) a 2 bar (13,77 a 29 psi).
7. Presión máxima
Asegúrese de que la presión máxima de la válvula solenoide neumática sea lo suficientemente alta para operar el cilindro neumático de manera eficiente. Los valores oscilan entre 7 y 12 bar (101 a 174 psi). Muchos cilindros de aire de simple efecto tienen un rango de presión de 0,4-2 a 10 o 12 bar. (5,8-29 a 174 psi).
Por lo tanto, cualquier válvula solenoide neumática puede operar el rango de presión mínima del cilindro. Sin embargo, solo las válvulas con una presión máxima de operación de 10 o 12 bar pueden operar el cilindro en su rango de presión máxima.
8. Características
- Eficiencia energética: Las válvulas solenoides neumáticas energéticamente eficientes requieren una potencia nominal de 9 VA o menos. Estas son buenas soluciones para ahorrar energía, pero pueden tener presiones máximas de operación más bajas. Por lo tanto, es posible que no puedan operar cilindros de simple efecto en su rango de presión máxima.
- Bistable: Las válvulas solenoides bistables utilizan un imán permanente para mantener la posición de la válvula en su lugar incluso cuando no está energizada, ahorrando energía.
- Accionamiento manual auxiliar: El accionamiento manual auxiliar es necesario en caso de un corte de energía.
- Posibilidad de aire lubricado: Los cilindros neumáticos de simple efecto requieren una lubricación adecuada. Un método para lograr una lubricación adecuada es utilizar una unidad FRL. En esta situación, es esencial asegurarse de que la válvula solenoide neumática en el sistema también pueda usarse con aire lubricado.
9. Aprobaciones
Las aprobaciones indican que un dispositivo cumple con los estándares establecidos por organizaciones nacionales e internacionales (ATEX y Underwriter's Laboratory). Los cilindros neumáticos de simple efecto típicamente tienen aprobaciones ATEX y de grado alimentario. Las válvulas solenoides neumáticas típicamente no tienen aprobaciones de grado alimentario pero sí tienen aprobaciones ATEX.
10. Valor Kv
El valor Kv de una válvula solenoide neumática indica su capacidad de flujo. Representa la tasa de flujo de aire a través de la válvula en metros cúbicos por hora (m³/h) con una caída de presión de 1 bar a través de la válvula. Cuanto mayor sea el valor Kv, mayor será la capacidad de flujo de la válvula.
Los valores Kv para válvulas solenoides neumáticas típicamente oscilan entre 1 y 4 m³/h. Los valores Kv bajos y altos tienen diferentes impactos en los cilindros neumáticos de simple efecto.
- Kv bajo: Los valores Kv bajos proporcionan más precisión sobre la extensión y retracción del vástago del cilindro.
- Kv alto: Los valores Kv altos pueden llenar y operar el cilindro neumático más rápido y evacuarlo más rápido.
11. Rango de temperatura
Para garantizar la compatibilidad, la válvula solenoide neumática debe tener el mismo rango de temperatura de operación que el cilindro neumático. Por ejemplo, los cilindros de simple efecto redondos ISO 6432 tienen un rango de temperatura de -20 a 80 °C (-4 a 176 °F). Sin embargo, las válvulas solenoides neumáticas de 3/2 vías tienen un rango de temperatura máximo de 70 °C (158 °F).
Esto significa que las válvulas no pueden operar en el rango de temperatura máximo de los cilindros. Sin embargo, esto no debería ser un problema si la temperatura del sistema nunca excederá los 70 °C.
12. Caudal máximo
Cuando se calculan el consumo de aire y el flujo de aire requerido, se puede seleccionar la válvula. Se deben revisar las hojas de datos de las válvulas para encontrar las válvulas apropiadas. Todas las hojas de datos contienen información sobre los caudales de las válvulas.
La Figura 3 proporciona un ejemplo. El caudal de la válvula seleccionada debe ser mayor que el flujo de aire requerido del sistema.
Figura 3: Ejemplo de un diagrama de caudal con caudal nominal (L/min) contra presión de entrada y pérdida de presión.
Preguntas frecuentes
¿Cómo funciona un cilindro neumático de simple efecto?
Un cilindro neumático de simple efecto utiliza aire para extender o retraer el pistón y un resorte para retraerlo a su posición predeterminada. El aire comprimido es controlado por una válvula solenoide neumática.
¿Cómo se controla un cilindro de aire con una válvula solenoide?
Para controlar un cilindro de aire con una válvula solenoide, conecte la válvula a la fuente de aire, el escape y el cilindro. La válvula alterna el suministro de aire y la ventilación para mover el pistón.
