¿Qué es una electroválvula de enclavamiento?
Figura 1: Electroválvula de enclavamiento
Las electroválvulas son componentes críticos del control del flujo de fluidos. Las electroválvulas convencionales utilizan una corriente eléctrica para producir una fuerza magnética que mueve el actuador y acciona los émbolos y las bobinas que accionan la apertura y el cierre de las válvulas. Esto significa que se necesita un flujo constante de electricidad para mantener en funcionamiento un solenoide estándar. Sin embargo, no todas las electroválvulas requieren un flujo constante de electricidad; un dispositivo de solenoide de enclavamiento utiliza un pequeño imán permanente instalado en la parte superior de la válvula para funcionar. Por ello, necesitan menos energía para funcionar que las electroválvulas estándar, lo que supone un enorme ahorro de energía gracias a su funcionamiento.
Índice de contenidos
- Qué hacen las electroválvulas de enclavamiento
- Componentes y diseño de electroválvulas de enclavamiento
- Funcionamiento de las electroválvulas de enclavamiento
- Tipos de electroválvulas de enclavamiento
- Ventajas
- Desventajas
- Ejemplos de aplicación
- Preguntas frecuentes
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Qué hacen las electroválvulas de enclavamiento
Como electroválvula biestable, la electroválvula de enclavamiento utiliza una corriente eléctrica y un imán permanente configurados para abrir las válvulas y mantenerlas abiertas. Funciona de forma similar a la electroválvula lineal estándar, pero se basa en la polaridad de la corriente para aumentar o disminuir la potencia del imán permanente. Algunas electroválvulas de enclavamiento utilizan un muelle u otra carga para proporcionar la fuerza de retorno que cierra la válvula.
Cuando la electroválvula de enclavamiento está totalmente abierta o cerrada, no consume energía; por lo tanto, es adecuada para operaciones con batería y energía limitada. Una electroválvula de enclavamiento puede permanecer abierta hasta que se aplica una carga eléctrica de polaridad opuesta. Se cierra en milisegundos anulando la fuerza magnética almacenada por el imán semipermanente. El impulso de excitación momentánea utilizado también puede aumentarse o reducirse para afectar a la velocidad de apertura.
La carrera del solenoide puede optimizarse para mejorar la eficiencia. Las electroválvulas de enclavamiento son más eficaces cuando el tiempo de mantenimiento en posición abierta es mayor que el tiempo de movimiento. Esencialmente, la válvula debe mantener el estado completamente abierto/cerrado durante mucho tiempo.
Componentes y diseño de electroválvulas de enclavamiento
Las electroválvulas de enclavamiento por impulsos funcionan principalmente invirtiendo la polaridad de la corriente. Esto ocurre de dos maneras:
- Diseño de bobina bidireccional: Un solenoide de dos vías tiene un hilo de bobinado y otro de la fuente eléctrica a partir del cual cambia la polaridad de la corriente.
- Diseño de bobina de tres vías: Una electroválvula de enclavamiento de tres vías es un solenoide de tres hilos con dos bobinados en sentidos opuestos.
La corriente se aplica selectivamente a una de las bobinas, con lo que se consigue un flujo de corriente en una dirección. Si se aplica corriente a la otra bobina de una electroválvula de enclavamiento de tres vías, se produce el efecto de polaridad inversa. La electroválvula de enclavamiento puede funcionar con CC o CA añadiendo bobinas de válvula para cambiar de CA a CC.
Funcionamiento de las electroválvulas de enclavamiento
Una electroválvula de enclavamiento de CC estándar consta de una bobina, un émbolo y un tope, normalmente de material magnético. Cuando se aplica una corriente eléctrica a la bobina, ésta forma un electroimán que atrae el émbolo hasta el tope. Esta acción coloca el émbolo en posición abierta y permite el flujo de fluidos.
Debe haber un suministro constante de electricidad a las bobinas para mantener la válvula en posición abierta. Primero se necesita más energía para levantar el émbolo y abrir la válvula que para mantenerla en posición abierta.
Tipos de electroválvulas de enclavamiento
Los solenoides de enclavamiento se clasifican por sus propiedades magnéticas. Existen dos tipos principales: Solenoides de imán permanente y solenoides de imán residual.
Electroválvula de enclavamiento de imán permanente
Las electroválvulas de enclavamiento de imán permanente utilizan imanes permanentes (Figura 2 etiquetada D). Estos imanes ayudan a los solenoides (Figura 2 etiquetada E) a mantener el solenoide en las posiciones extendidas de encendido o apagado. El imán permanente genera un pequeño flujo magnético para atraer el inducido (figura 2, letra A) hacia el polo fijo (figura 2, letra F) cuando no se aplica corriente. Podemos modular la acción de este imán permanente cambiando la fuerza del flujo electromagnético de la bobina del solenoide principalmente cambiando la polaridad de la corriente.
La electroválvula biestable puede mantener las posiciones de encendido o apagado sin un consumo de energía significativo. En algunos escenarios, como cuando no hay acción de carga sobre la armadura, las funciones de retención y retorno pueden realizarse con un muelle (Figura 2 etiquetada C), reduciendo así aún más el consumo de energía. La polaridad y el tamaño de la corriente afectan a la magnitud del flujo electromagnético y a su efecto sobre el solenoide. El imán mantiene el inducido en contacto permanente cuando cesa el flujo de corriente, e invirtiendo la polaridad se anula el flujo y el inducido vuelve a la posición extendida.
Figura 2: Posiciones de enclavamiento (izquierda) y desenclavamiento (derecha) de una electroválvula de enclavamiento: inducido (A), carcasa (B), muelle (C), imán permanente (D), bobina (E) y polo (F).
Electroválvula de enclavamiento de imán residual
Los solenoides de enclavamiento de imán residual funcionan según el principio básico de los solenoides de enclavamiento de imán permanente, aunque con algunas diferencias de diseño. Sigue manteniendo las posiciones extendidas de encendido o apagado con corriente cero, pero sin utilizar imanes permanentes. No hay producción de calor ni ruido eléctrico en la posición de bloqueo.
Los solenoides de imán residual aprovechan la propiedad de magnetismo residual de la mayoría de los actuadores de CC mejorada por características especiales de diseño interno. Esto proporciona toda la fuerza magnética necesaria para mantener cualquiera de las dos posiciones. Un impulso de excitación con polaridad invertida abre y cierra la válvula. Su diferencia fundamental con los solenoides de imán permanente es que no se puede enclavar un solenoide de imán residual una vez desenclavado como se haría con un solenoide de imán permanente. Sólo se puede cerrar mediante la aplicación de una corriente eléctrica.
Ventajas
Las electroválvulas de enclavamiento magnético actuales se califican tras exhaustivas pruebas y normas industriales y medioambientales específicas. Pero también lo hacen otros tipos de solenoides. Estas son las ventajas que le ofrece el uso de electroválvulas de enclavamiento.
Cierre magnético
Dado que las electroválvulas de enclavamiento por impulsos pueden mantener las posiciones con una entrada de energía nula, son menos propensas al ruido eléctrico. También ofrecen tiempos de respuesta rápidos, ya que sólo necesita un impulso momentáneo para abrir o cerrar la válvula. Estos son atributos críticos cuando las medidas de solenoide o escenarios de calibración.
Disipación de potencia
Al generar flujo electromagnético, las bobinas de los solenoides suelen sufrir una acumulación de calor. Con imanes permanentes y residuales, los solenoides de enclavamiento sortean la disipación del calor. Esto las hace excelentes para aplicaciones sensibles a la temperatura, por ejemplo, fotoquímicas, reactivos químicos o productos sanguíneos.
Bajo consumo de energía
La baja demanda de energía de los solenoides de enclavamiento los hace ideales para aplicaciones remotas en las que el suministro eléctrico es irregular o limitado. Esto también los hace ideales para los sistemas que funcionan con baterías, en los que tener el control de la potencia utilizada sin que afecte a la eficiencia es fundamental para conservar la duración de la batería.
Tamaño compacto y versatilidad
Los solenoides de enclavamiento son intrínsecamente más pequeños que los solenoides estándar al tener menos componentes, lo que facilita su embalaje para diferentes aplicaciones.
Desventajas
Los solenoides de enclavamiento no son adecuados para operaciones que requieren que sean dispositivos a prueba de fallos/válvulas de seguridad en casos como apagones. Serían inútiles a menos que contaran con la ayuda de complejos circuitos de accionamiento con energía de reserva.
Ejemplos de aplicación
El funcionamiento de las electroválvulas de enclavamiento es universal, y cualquiera que desee controlar el caudal de sus fluidos las utiliza de alguna manera. Los casos de uso típicos son:
- Cerraduras de puertas
- Equipos de instrumentación industrial
- Sistemas de flujo de fluidos accionados por Battey
- Sistemas de aire acondicionado
- Equipos de limpieza industrial
Preguntas frecuentes
¿Para qué sirve una electroválvula de enclavamiento?
Una electroválvula de enclavamiento está presente en sistemas que requieren una supervisión mínima o control remoto, ya que pueden mantener una posición fija sin la aplicación constante de energía.
¿Cómo puede saber si su electroválvula de enclavamiento magnético funciona mal?
Solucione los problemas de las electroválvulas biestables si no se abren o cierran, están parcialmente abiertas, generan un zumbido o tienen un problema de fugas. Consulte la guía del fabricante para obtener más información.
¿Qué factores debo tener en cuenta antes de poner en funcionamiento una electroválvula de enclavamiento de CC?
Al accionar electroválvulas de enclavamiento, es esencial aplicar la corriente correcta. Una corriente baja puede impedir que la válvula se abra o se cierre por completo, y hacerla funcionar a tensiones excesivas producirá un calor extremo, lo que provocará un desgaste prematuro.
