Tiempo de respuesta de la electroválvula
El tiempo de respuesta de la válvula solenoide es el intervalo requerido para que la válvula pase de un estado abierto a cerrado y viceversa. Cabe destacar que el tiempo que tarda una válvula solenoide en activarse suele ser diferente del tiempo que tarda en desactivarse, especialmente cuando se utiliza corriente alterna. El C.E.T.O.P, conocido como el Comité Europeo de Transmisiones Oleohidráulicas y Neumáticas, ha establecido un método estandarizado para medir este tiempo de respuesta. A pesar de esto, es importante tener en cuenta que varios fabricantes pueden adoptar diferentes definiciones o métodos de prueba. Para la apertura de la válvula, el tiempo de respuesta se mide desde el momento en que se energiza el solenoide hasta que la presión de salida alcanza el 90% de su valor estable. Por el contrario, el tiempo de respuesta de cierre se mide desde que se desenergiza el solenoide hasta que la presión cae al 10% de la presión inicial de prueba. Estas pruebas se realizan típicamente utilizando aire a una presión de 6 bares y una temperatura de 20°C.
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Definición del tiempo de respuesta
El tiempo de respuesta para el cierre de la válvula se define como la duración desde la desenergización del solenoide hasta que la presión cae al 10% de la presión de prueba. La prueba se realiza con aire a 6 bares a 20°C.
Desde el punto de vista eléctrico, la respuesta de una electroválvula no es instantánea, ya que debe transcurrir un cierto tiempo para que la corriente de la bobina supere la inductancia de la misma. En consecuencia, el flujo magnético tarda cierto tiempo en alcanzar su máximo después de aplicar la tensión al solenoide. Además, si se utiliza corriente alterna, la bobina puede recibir energía en cualquier ángulo de fase de la tensión de alimentación. Por ejemplo, si la bobina se energiza exactamente cuando la tensión alcanza su pico, entonces la armadura tardará menos tiempo en moverse que si la bobina se energiza cuando la tensión se acerca a cero.
Desde el punto de vista mecánico, el inducido tarda cierto tiempo en recorrer la distancia necesaria después de que la fuerza magnética que actúa sobre él supere la fuerza del muelle. Las armaduras que tienen menos masa tienden a funcionar más rápido, ya que hay menos inercia que vencer al mover la armadura.El diferencial de presión y el tipo de medio también afectan al tiempo de respuesta. Con el aire, el tiempo de respuesta será mucho más rápido que con los medios viscosos, como los aceites.
El tiempo de respuesta de una electroválvula está condicionado por limitaciones eléctricas y mecánicas. Mientras que en algunas aplicaciones un tiempo de respuesta más rápido podría ser mejor, en otras aplicaciones un tiempo de respuesta rápido sería realmente indeseable, ya que podría causar un efecto de golpe de ariete .
Comparación de electroválvulas
No todas las electroválvulas tienen el mismo tiempo de respuesta. De hecho, puede variar desde decenas de milisegundos hasta varios segundos. Las pequeñas electroválvulas de acción directa reaccionan mucho más rápido que las de acción semidirecta o indirecta. Las electroválvulas de accionamiento directo tienen un tiempo de respuesta de unos 30 ms, mientras que el tiempo de respuesta de las electroválvulas de accionamiento indirecto puede ser de hasta 1000 ms o superior.
| ST-DA | ST-SA | ST-IA | CM-IA | DF-SA | ||||||
| Tubería | Abrir | Cerrar | Abrir | Cerrar | Abrir | Cerrar | Abrir | Cerrar | Abrir | Cerrar |
| 1/8 | 30 | 30 | ||||||||
| 1/4" | 30 | 30 | 50 | 400 | ||||||
| 3/8" | 50 | 400 | 50 | 180 | 70 | 300 | 80 | 300 | ||
| 1/2" | 50 | 400 | 50 | 180 | 70 | 300 | 80 | 300 | ||
| 3/4" | 70 | 220 | 80 | 800 | 90 | 550 | ||||
| 1" | 80 | 250 | 100 | 800 | ||||||
| 1-1/4 | 120 | 280 | 100 | 800 | ||||||
| 1-1/2 | 160 | 360 | 110 | 1100 | ||||||
| 2 | 190 | 540 | 120 | 1300 | ||||||
Tiempo de respuesta en milisegundos para diferentes modelos de electroválvulas (JP Fluid Control).
Las válvulas de bola eléctricas que se utilizan en la climatización o el riego, tienen un tiempo de respuesta del orden de unos pocos segundos y, por lo tanto, conllevan un bajo riesgo de golpe de ariete. En aplicaciones como las válvulas de zona, las válvulas de bola eléctricas son preferibles a las electroválvulas.
Golpe de ariete
El golpe de ariete es un fenómeno que se produce cuando el flujo de un fluido en el interior de un sistema de tuberías se interrumpe bruscamente por el cierre de una válvula. Una vez que la válvula se cierra, el agua que viene hacia la válvula se refleja como lo hace una ola, provocando un transitorio de presión aguas arriba de la válvula. Dependiendo de varios factores, como el caudal, la longitud de la tubería aguas arriba y el tiempo de cierre de la válvula, el transitorio de presión puede ser lo suficientemente grande como para causar daños físicos en las tuberías, las juntas o la propia válvula, provocando roturas o fugas. En otros casos, el único síntoma de un golpe de ariete es un ruido que suena como un martillo golpeando una tubería. El efecto de los golpes de ariete es un problema más frecuente en las aplicaciones de gran caudal.
Este efecto puede prevenirse o reducirse tomando las siguientes medidas:
- Aumentar el diámetro de la tubería (lo que reduce la velocidad del flujo),
- instalar un supresor de golpes de ariete, o
- elegir una electroválvula u otro tipo de válvula que tenga un tiempo de respuesta más lento, como una válvula de bola eléctrica.
- La fijación adecuada de las válvulas y las tuberías puede evitar la resonancia en el sistema y reducir también el nivel de ruido.
