Reducción del consumo energético de las válvulas solenoides
Figura 1: Válvula solenoide de 2/2 vías
La reducción del consumo energético de las válvulas solenoides puede resultar en ahorros de costes medibles y una mayor eficiencia del sistema. Dado que las válvulas solenoides se utilizan ampliamente para controlar el flujo de fluidos, incluso pequeñas mejoras en su consumo de energía pueden resultar en ahorros significativos en general. Esto implica elegir válvulas con menores potencias nominales, utilizar materiales o diseños avanzados y minimizar el tiempo de energización. Este artículo analiza varias técnicas para optimizar el diseño y funcionamiento de las válvulas solenoides, destacando la importancia de las innovaciones energéticamente eficientes.
Tabla de contenidos
- Selección del tamaño correcto de la válvula
- Forma constructiva o tipo de válvula solenoide
- Patrones de ciclo
- Válvulas solenoides con temporizadores
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Selección del tamaño correcto de la válvula
Seleccionar el tamaño adecuado para la válvula solenoide minimiza el consumo de energía. Una válvula sobredimensionada desperdicia energía de dos maneras:
- Capacidad de caudal excesiva: Una válvula con un caudal que excede los requisitos del proceso permite el paso de más fluido del necesario, desperdiciando energía innecesariamente.
- Selección inadecuada de la bobina: Las válvulas sobredimensionadas a menudo requieren bobinas más grandes para operar la válvula. Estas bobinas más grandes consumen más energía, incluso cuando la válvula no está controlando activamente el flujo.
Siempre seleccione una válvula solenoide con el caudal apropiado (Kv o Cv) y combínela con el tamaño de bobina correcto. Esto reduce el consumo general de energía del sistema.
Forma constructiva o tipo de válvula solenoide
El consumo de energía puede variar significativamente entre los diferentes tipos de válvulas solenoides.
Normalmente abierta vs normalmente cerrada
Una válvula solenoide normalmente abierta (NO) permanece abierta cuando está desenergizada, mientras que una válvula normalmente cerrada (NC) permanece cerrada. Al elegir entre configuraciones NO y NC, la seguridad debe ser la consideración principal, seguida de la eficiencia energética.
Si la función predeterminada de la válvula es bloquear el flujo, se prefiere una válvula NC ya que permanece cerrada sin consumir energía. El uso de una válvula NO en tales casos conduce a un consumo innecesario de energía, ya que debe permanecer energizada para mantenerse cerrada.
Lea nuestro artículo sobre válvula solenoide normalmente abierta vs normalmente cerrada para obtener más detalles.
Normalmente abierto vs normalmente cerrado
Una válvula solenoide normalmente abierta (NO) permanece abierta cuando está desenergizada, mientras que una válvula normalmente cerrada (NC) permanece cerrada. Al elegir entre configuraciones NO y NC, la seguridad debe ser la consideración principal, seguida de la eficiencia energética.
Si la función predeterminada de la válvula es bloquear el flujo, se prefiere una válvula NC ya que permanece cerrada sin consumir energía. El uso de una válvula NO en tales casos conlleva un consumo innecesario de energía, ya que debe permanecer energizada para mantenerse cerrada.
Lea nuestro artículo sobre válvula solenoide normalmente abierta vs normalmente cerrada para obtener más detalles.
Directo vs indirecto
Las válvulas de operación indirecta son más eficientes energéticamente, ya que utilizan la presión del medio para activar la válvula. Son ideales para aplicaciones sensibles a la energía, como sistemas HVAC y riego automatizado. Una válvula solenoide de acción directa requiere energía eléctrica continua para mantener su posición.
Válvulas solenoides bistables
Las válvulas solenoides bistables mantienen su posición abierta o cerrada sin necesidad de energía continua. Son altamente eficientes energéticamente e ideales para aplicaciones alimentadas por baterías o móviles.
Figura 2: Válvula solenoide bistable
Bobinas de impulso y retención
La bobina de impulso y retención aplica inicialmente un alto voltaje para accionar rápidamente el solenoide, luego reduce el voltaje para mantener su posición. Válvulas solenoides como la Burkert 6014 y la Burkert 6407 utilizan bobinas de impulso y retención para minimizar el consumo de energía. Las bobinas de impulso y retención son más comunes en solenoides alimentados por CC. Estos solenoides mantienen una corriente constante, lo que puede llevar a un mayor consumo de electricidad.
Patrones de ciclo
Los patrones de ciclo describen con qué frecuencia y durante cuánto tiempo una válvula permanece en su estado abierto o cerrado durante la operación. Las válvulas solenoides operan con diferentes patrones de ciclo, dependiendo de las necesidades específicas del sistema. Las válvulas solenoides que operan con frecuencia (con ciclos rápidos de apertura y cierre) consumen más energía que aquellas con duraciones de ciclo más largas.
Para optimizar el rendimiento y la eficiencia, monitoree los patrones de ciclo y el uso de energía a lo largo del día. Los parámetros clave a seguir incluyen:
- El tiempo que tarda la válvula en cambiar de estado
- El tiempo que pasa en la posición abierta o cerrada
- El consumo de energía durante cada etapa
Ejemplo
Compare dos válvulas solenoides basándose en su patrón de ciclo y consumo de energía para un sistema de riego automatizado que opera una vez al día durante 30 minutos.
Paso 1: Patrón de ciclo
Suponga que ambas válvulas tardan el mismo tiempo en abrir y cerrar y operan una vez al día durante 30 minutos.
Tabla 1: Patrones de ciclo de las Válvulas A y B
| Resumen del patrón de ciclo | Tiempo |
| Tiempo para abrir | 0,0033 hrs (20 segundos) |
| Tiempo para cerrar | 0,0033 hrs (20 segundos) |
| Tiempo en posición abierta | 0,5 hrs (30 minutos) |
| Tiempo en posición cerrada | 23,4934 hrs (Tiempo restante en un día) |
Paso 2: Consumo de energía
Tabla 2: Consumo de energía de las Válvulas A y B
| Tipo de válvula | Energía para abrir (Wh) | Energía para cerrar (Wh) | Energía en posición abierta (Wh) | Energía en posición cerrada (Wh) |
| Válvula A | 0,05 | 0,05 | 0,1 | 0 |
| Válvula B | 0,03 | 0,03 | 0,06 | 0 |
Calcule la energía para cada fase de operación para encontrar el consumo total diario de energía para cada válvula.
-
Válvula A:
- Apertura: 0,05 Wh
- Cierre: 0,05 Wh
- Posición abierta: 0,05 Wh (0,1 Wh/2 para media hora de operación)
- Posición cerrada: 0 Wh (no consume energía)
- Consumo diario total: 0,15 Wh
-
Válvula B:
- Apertura: 0,03 Wh
- Cierre: 0,03 Wh
- Posición abierta: 0,03 Wh (0,06 Wh/2 para media hora de operación)
- Posición cerrada: 0 Wh (no consume energía)
- Consumo diario total: 0,09 Wh
Conclusión
Basándose en la comparación, la Válvula B es más eficiente energéticamente para este patrón de ciclo específico. Sin embargo, también se deben considerar el costo, las necesidades de mantenimiento y la complejidad del sistema para tomar una decisión bien informada.
Nota: Los valores de consumo de energía en la tabla representan un uso típico para válvulas solenoides. Incorpora tanto la potencia inicial requerida para abrir la válvula como la potencia de retención necesaria para mantenerla abierta. Los valores en la tabla son promedios para reflejar el consumo general de energía diario.
Válvulas solenoides con temporizadores
Las válvulas solenoides con temporizadores optimizan el uso de energía activando la válvula solo durante los períodos requeridos, evitando la operación innecesaria y el desperdicio de energía.
Figura 3: Un temporizador analógico instalado en una válvula solenoide
Preguntas frecuentes
¿Qué es una válvula solenoide de baja potencia?
Una válvula solenoide de baja potencia opera con energía mínima, haciéndola ideal para aplicaciones alimentadas por baterías o sensibles a la energía.
¿Cómo puedo reducir el consumo de corriente de la válvula solenoide?
Reduzca el consumo de corriente optimizando el diseño de la bobina, utilizando control PWM y seleccionando el tamaño de válvula adecuado.
¿Por qué es importante el bajo consumo de energía de la válvula solenoide?
El bajo consumo de energía reduce los costos de energía, extiende la vida útil de la batería en sistemas portátiles y mejora la eficiencia general del sistema.
