Válvulas Solenoides Neumáticas

Figura 1: Válvulas solenoides neumáticas en un colector.

Las válvulas solenoides neumáticas utilizan fuerza electromagnética para controlar el aire comprimido en numerosas aplicaciones industriales. Ofrecen consistencia, respuesta rápida y una forma constructiva versátil, haciéndolas ideales para la automatización. Ya sea en líneas de ensamblaje, manejo de materiales o distribución de fluidos, estas válvulas mantienen la estabilidad operativa y reducen el uso de energía al regular con precisión el flujo hacia cilindros neumáticos, válvulas, herramientas de aire y más. Este artículo discute su diseño básico, principios de funcionamiento y los diferentes tipos disponibles.

Tabla de contenidos

• Diseño y principio de funcionamiento
• Válvulas monoestables y biestables
• Tipos de válvulas
• Estándar Namur
• Preguntas frecuentes

Diseño y principio de funcionamiento

La mayoría de las válvulas solenoides neumáticas tienen un cuerpo de aluminio; algunas tienen un cuerpo de acero inoxidable, plástico o una combinación de aluminio y plástico. Estas válvulas generalmente tienen un diseño de carrete (aprenda más en nuestro artículo sobre válvulas de asiento vs carrete), que funciona teniendo un carrete deslizante dentro de la válvula con varios sellos a lo largo de su longitud. Deslizar el carrete de un lado a otro permite que diferentes puertos se conecten o se cierren.

Crear un sellado sin absolutamente ninguna fuga es muy difícil con el diseño de carrete. Por lo tanto, las válvulas solenoides neumáticas siempre tienen una fuga interna muy pequeña (pero aceptable).

Mover el carrete requiere poca fuerza; la presión del aire no lo afecta mucho. Además, la fuerza del resorte en las válvulas monoestables es bastante pequeña. Como resultado, los solenoides generalmente consumen una baja cantidad de energía. Debido a que la mayoría de las válvulas son operadas por piloto, la fuerza requerida del solenoide es aún menor.

La operación por piloto significa que la válvula utiliza la presión del aire para funcionar, controlada por un solenoide. La válvula puede ser pilotada interna o externamente.

• Válvulas pilotadas internamente:
  • Utilizan la presión de entrada para accionar la válvula.
  • Requieren una cierta presión diferencial, típicamente entre 0.1 - 1.5 bar, para operar.
  • No cambiarán de estado si la presión es demasiado baja cuando se activa el solenoide.
  • No son adecuadas para uso en sistemas de baja presión o aplicaciones de vacío.
• Válvulas pilotadas externamente:
  • Utilizan un canal separado para la operación del piloto.

Figura 2: Vista en sección de una válvula solenoide 5/2 vías. En el cuerpo de la válvula hay un carrete móvil con sellos. Los diferentes puertos en ambos lados del cuerpo de la válvula se conectan o cierran deslizando el carrete de izquierda a derecha.

¿Es el aire el único medio que se puede usar?

A veces, los ingenieros preguntan si una válvula solenoide neumática puede usarse para otros medios, como agua o aceite. La respuesta corta es que no se recomienda. Muchas válvulas solenoides neumáticas son pilotadas internamente y ventilan una cantidad mínima de aire necesaria para accionar la válvula. Una pequeña fuga de aire generalmente está bien, pero no para agua, aceite u otros medios.

Además, los materiales de la válvula están optimizados para su uso con aire. Usualmente, la válvula está hecha de partes de aluminio y sellos de NBR o HNBR. Otros medios diferentes al aire podrían causar corrosión u otras reacciones químicas, lo que puede impactar negativamente la vida útil de la válvula.

Válvulas monoestables y biestables

• Válvula solenoide monoestable: Una válvula monoestable, también conocida como válvula solenoide de simple efecto, se mantiene en su posición inicial mediante un resorte y cambia a su estado energizado cuando se activa; vuelve a su posición inicial cuando se libera la energía.
• Válvula solenoide biestable: Una válvula biestable, también conocida como válvula solenoide neumática de doble efecto, puede conmutarse mediante una operación momentánea y permanece en posición después de que la operación se detiene; típicamente tiene un solenoide en ambos extremos, cada uno responsable de conmutar a un solo estado.

Tipos de válvulas

A las válvulas solenoides neumáticas se les asignan dos números. El primer número muestra cuántos puertos tiene la válvula, y el segundo número es la cantidad de estados.

Por ejemplo, una válvula de 2/2 vías tiene dos puertos (entrada/salida) y dos estados (abierto/cerrado). Una válvula de 5/2 vías tiene cinco puertos y dos estados. Las válvulas solenoides neumáticas generalmente tienen dos, tres o cinco puertos. Esta sección explica cada tipo con más detalle.

Válvula solenoide neumática de 2/2 vías

La válvula más común y más simple es la válvula de 2/2 vías. Tiene dos puertos y dos estados (abierto y cerrado) y también se llama válvula de cierre. Las válvulas de 2/2 vías, monoestables o biestables, se utilizan para cerrar periódicamente el suministro de aire en neumática.

Las válvulas de 2/2 vías biestables generalmente tienen un solenoide y se operan por pulsos para cambiar de estado. Estas válvulas también se conocen como bistables. Las válvulas de 2/2 vías monoestables pueden ser normalmente cerradas (se abren cuando se activan) o normalmente abiertas (se cierran cuando se activan).

La mayoría de las válvulas solenoides de 2/2 vías son monoestables y normalmente cerradas. La imagen a continuación muestra el símbolo de una válvula normalmente cerrada.

Figura 3: Función de circuito de una válvula solenoide de 2/2 vías normalmente cerrada

Válvula solenoide neumática de 3/2 vías

Una válvula de 3/2 vías tiene tres puertos y dos estados. Se utiliza, por ejemplo, para controlar un cilindro de simple efecto. La válvula llena el cilindro y lo ventila después para realizar una nueva carrera de trabajo. Por lo tanto, una válvula con dos puertos no sería suficiente. Se requiere un tercer puerto para la ventilación.

Las válvulas de 3/2 vías pueden ser monoestables o biestables. Al igual que las válvulas de 2/2 vías, las válvulas de 3/2 vías monoestables pueden ser cerradas o abiertas. El diagrama de la válvula solenoide neumática a continuación representa una válvula de 3/2 vías monoestable normalmente cerrada.

Figura 4: Función de circuito de una válvula solenoide de 3/2 vías normalmente cerrada

Válvula solenoide neumática de 5/2 vías

Una válvula de 5/2 vías tiene cinco puertos y dos estados. Se utiliza, por ejemplo, para controlar cilindros de doble efecto, que requieren dos puertos de salida de la válvula. Las válvulas de 5/2 vías pueden ser monoestables o biestables.

Figura 5: Función de circuito de una válvula solenoide de 5/2 vías

Válvula de 5/3 vías

Las válvulas solenoides de 5/3 vías tienen tres estados. El tercer estado se utiliza para detener un cilindro de doble efecto en una posición intermedia. Estas válvulas son monoestables y vuelven a la posición central cuando los solenoides no están energizados. Se utilizan dos solenoides para conmutar la válvula a los otros dos estados.

Las válvulas de 5/3 vías están disponibles en tres variantes: con posición central cerrada, posición central de ventilación y posición central presurizada. La válvula de centro cerrado está representada por el símbolo que se muestra a continuación.

Figura 6: Función de circuito de una válvula solenoide de 5/3 vías con centro cerrado

Estándar Namur

Muchas válvulas solenoides neumáticas tienen una forma constructiva de brida estandarizada que se puede montar directamente en dispositivos como un actuador neumático. El estándar más común es el estándar NAMUR (VDI/VDE 3845), un estándar europeo que define una interfaz estándar para montar válvulas solenoides neumáticas directamente en el actuador rotativo. Este estándar se adopta en todo el mundo. Las válvulas se montan en el actuador con tornillos M5.

Los actuadores producidos en los EE. UU. generalmente tienen roscas #10-24. La válvula se proporciona con dos juntas tóricas para sellar la conexión de los puertos entre la válvula y el actuador. El diseño de la interfaz permite que la válvula se monte en dos posiciones girándola 180 grados. Esto cambia la rotación del actuador en relación con la energización de la válvula de control.

La Figura 7 muestra las dimensiones para una válvula con puertos G1/4" y G1/2".

T	A	B	M
G1/4"	32	24	M5
G1/2"	45	40	M6

Figura 7: Dibujo dimensional para la brida estándar NAMUR.

Preguntas frecuentes

¿Qué es una válvula solenoide neumática?

Una válvula solenoide neumática es una válvula operada electromecánicamente utilizada para controlar el flujo de aire en sistemas neumáticos.

¿Cómo funciona una válvula solenoide neumática?

Una válvula solenoide neumática funciona utilizando una corriente eléctrica para energizar una bobina solenoide, que mueve un émbolo para abrir o cerrar la válvula.

¿Qué es una válvula solenoide neumática de 3/2 vías?

Una válvula solenoide neumática de 3/2 vías tiene tres puertos y dos posiciones, utilizada para controlar el flujo de aire para accionar dispositivos como cilindros.

¿Qué es una válvula solenoide neumática de 5/2 vías?

Una válvula solenoide neumática de 5/2 vías tiene cinco puertos y dos posiciones, típicamente utilizada para controlar cilindros de doble efecto.