Comprendiendo las válvulas solenoides neumáticas de 5/2 y 4/2 vías

Las válvulas solenoides neumáticas de 5/2 y 4/2 vías dirigen el aire comprimido a varios dispositivos neumáticos, como cilindros neumáticos. La principal diferencia entre estas válvulas está en su número de puertos y estados de posición:

• La válvula solenoide neumática de 5/2 vías tiene cinco puertos y dos posiciones de conmutación.
• La válvula solenoide neumática de 4/2 vías tiene cuatro puertos y dos posiciones de conmutación.

Ambas operan de manera similar para controlar dispositivos neumáticos como cilindros neumáticos de doble efecto. Sin embargo, difieren en cómo manejan el aire de escape.

• Una válvula de 5/2 vías envía aire a un puerto del cilindro mientras purga del otro. El quinto puerto proporciona más control al permitir vías de escape separadas para cada puerto del cilindro.
• Una válvula de 4/2 vías también gestiona el aire de entrada y escape, pero utiliza la misma vía de escape para ambos puertos. Esta configuración requiere un flujo de escape igual en ambas direcciones.

Tabla de contenidos

• Designaciones de puertos
• Función del circuito
• Monoestable vs biestable
• Forma constructiva
• Aplicaciones
• Criterios de selección
• Preguntas frecuentes

Designaciones de puertos

Los fabricantes pueden usar diferentes sistemas de etiquetado de puertos, pero los conceptos son los mismos. La Figura 2 muestra dos estándares comunes: números (ISO 11727) y letras.

• 5/2 vías números (A): Puerto de suministro de aire (1), puertos de salida (2, 4) y puertos de escape (3, 5)
• 5/2 vías letras (B): Puerto de suministro de aire (P), puertos de salida (A, B) y puertos de escape (EA, EB).
• 4/2 vías números (C): Puerto de suministro de aire (1), puertos de salida (2, 4) y puerto de escape (3).
• 4/2 vías letras (D): Puerto de suministro de aire (P), puertos de salida (A, B) y puerto de escape (R).

Función del circuito

La función del circuito de la válvula describe qué puertos están conectados en cada uno de los estados de la válvula. Cuando se energiza, la válvula se mueve de un estado a otro, y en el caso de válvulas monoestables (ver más abajo), un resorte devuelve la válvula a su posición original cuando se desenergiza.

• 5/2 Estado 1: El puerto de presión de suministro (1, P) se conecta al puerto 2 (A). El puerto 4 (B) se purga a través del puerto 5 (EB).
• 5/2 Estado 2: El puerto de presión de suministro (1, P) se conecta al puerto 4 (B). El puerto 2 (A) se purga a través del puerto 3 (EA).
• 4/2 Estado 1: El puerto de presión de suministro (1, P) se conecta al puerto 2 (A). El puerto 4 (B) se purga a través del puerto 3 (R).
• 4/2 Estado 2: El puerto de presión de suministro (1, P) se conecta al puerto 4 (B). El puerto 2 (A) se purga a través del puerto 3 (R).

Monoestable vs biestable

Tanto las válvulas de aire de cinco como de cuatro vías pueden ser monoestables o biestables.

• Monoestable: Esta válvula tiene una bobina de solenoide. Cuando la bobina está energizada, el carrete interno se mueve de su posición predeterminada. Un resorte devuelve el carrete a su posición original cuando se pierde la energía. Se necesita energía continua para mantener el carrete en la posición activada. (Ver Figura 3: A y C)
• Biestable: Esta válvula tiene dos bobinas de solenoide. El carrete se mueve a una posición cuando se energiza una bobina. Permanece en esa posición incluso después de que se retira la energía. Para mover el carrete de vuelta, se debe energizar la otra bobina. (Ver Figura 3: B y D)

Forma constructiva

Las válvulas solenoides neumáticas de 5/2 y 4/2 vías vienen en muchas formas constructivas. Estas pueden variar en tamaño, material, color, tipo de conexión y más. Esta variedad satisface las necesidades de diferentes industrias, incluyendo la médica, el procesamiento de alimentos y los entornos explosivos.

La mayoría de las válvulas utilizan un cilindro central con un carrete móvil. El carrete tiene sellos a lo largo de su longitud. A medida que el carrete se mueve, los sellos conectan o bloquean las aberturas de los puertos para controlar el paso del aire.

Accionamiento directo y pilotado

Las válvulas solenoides neumáticas pueden ser de accionamiento directo o pilotado (indirecto):

• Directo: El actuador magnético mueve directamente el carrete.
• Pilotado: La válvula utiliza la presión de entrada para ayudar a mover el carrete. Un pequeño cilindro neumático interno acciona el carrete. El actuador magnético de la válvula controla el llenado y vaciado del cilindro.

Accionamiento manual auxiliar

Tanto las válvulas 5/2 como las 4/2 pueden incluir un accionamiento manual auxiliar o mecanismo de bloqueo. El bloqueo es útil durante el mantenimiento, manteniendo la válvula en una posición hasta que se libera el bloqueo. Esta característica:

• Permite probar el sistema sin energizar la válvula
• Mantiene los actuadores como cilindros y pinzas en su lugar
• Permite que la válvula se conmute manualmente presionando el accionamiento auxiliar

Tipos de conectores

Las válvulas solenoides neumáticas ofrecen varios tipos de conectores según las necesidades de la válvula. Algunos conectores protegen contra sobretensiones o incluyen LEDs para mostrar el estado de alimentación. Más información sobre conectores está disponible en el artículo de descripción general del conector DIN.

Aplicaciones

Las válvulas solenoides neumáticas de 4/2 y 5/2 vías pueden operar cilindros neumáticos de doble efecto y actuadores neumáticos que requieren control en ambas direcciones. Sin embargo, una válvula 5/2, con su puerto de escape adicional, puede controlar independientemente la velocidad de escape en ambas direcciones, mientras que una válvula de 4/2 vías requiere que ambas direcciones compartan la misma velocidad de escape.

Escape controlado en ambas direcciones

• Aplicaciones de alta velocidad: En aplicaciones de alta velocidad, como empaquetado, sistemas de clasificación o líneas de montaje, la velocidad de actuación es crucial. Una válvula solenoide de 5/2 vías con vías de escape separadas puede permitir un escape más rápido de la presión de aire, resultando en tiempos de actuación más rápidos.
• Aplicaciones de precisión: En aplicaciones que requieren un control preciso del movimiento, como en robótica o mecanizado de precisión, las vías de escape separadas pueden proporcionar un mejor control de la velocidad de actuación en ambas direcciones.
• Aplicaciones críticas de seguridad: En aplicaciones críticas de seguridad donde el fallo de una parte podría tener consecuencias graves, las vías de escape separadas pueden proporcionar redundancia. Si una vía de escape falla, la otra aún puede funcionar.

Mismo escape en ambas direcciones

• Aplicaciones de cilindros de simple efecto: En aplicaciones que utilizan cilindros de simple efecto donde se usa el retorno por muelle, una vía de escape común (válvula de aire de cuatro vías) es suficiente ya que la acción de retorno no depende del aire de escape.
• Aplicaciones de velocidad menos crítica: En aplicaciones donde la velocidad de actuación no es crítica, se puede usar una vía de escape común. Esto podría incluir sistemas neumáticos de uso general, abrepuertas o movimientos mecánicos simples.
• Aplicaciones sensibles al costo: Las válvulas solenoides de 4 vías 2 posiciones pueden ser menos costosas que las válvulas solenoides de 5 vías. Si la aplicación no requiere alta velocidad o precisión, una válvula neumática de 4/2 vías podría ser más rentable.

Criterios de selección

1. Tamaño de conexión: Los tamaños de conexión varían desde tamaños pequeños como 1/8 de pulgada y M3 hasta tamaños más grandes como 1/2 pulgada y QS-8, adaptándose a diversos sistemas de tuberías y conductos.
2. Tipo de conexión: Estas válvulas ofrecen diversos tipos de conexión, incluyendo brida, roscadas (NPT, BSPP-G), roscas métricas, NAMUR, y placa base.
3. Función: Las válvulas pueden configurarse para diferentes funciones como normalmente cerrado, biestable, monoestable, con retención, biestable dominante y con escape.
4. Voltaje: Admiten una amplia gama de opciones de voltaje, incluyendo 12 V CC, 24 V CA/CC, 110 V CA, 115 V CA, 230 V CA y 22 V CC, adaptándose a diferentes sistemas eléctricos y requisitos.
5. Material: Construidas con materiales como aluminio, acero inoxidable y varias aleaciones de aluminio (algunas anodizadas o pintadas), estas válvulas ofrecen durabilidad y resistencia a factores ambientales.
6. Material de la junta: Materiales de junta como NBR, FKM, HNBR, poliuretano termoplástico y otros aseguran la compatibilidad con diferentes medios y condiciones de operación, proporcionando un rendimiento de sellado fiable.
   1. Nota: Lea nuestra guía de resistencia química de materiales para obtener más información sobre los materiales del cuerpo y las juntas.
7. Presión máxima: Las válvulas pueden manejar presiones máximas que van desde 7 hasta 12 bar (101,5 a 174 psi), haciéndolas adecuadas para diversas aplicaciones industriales con diferentes requisitos de presión.
8. Diferencia de presión mínima: Operan eficazmente con diferencias de presión mínimas de -0,95 a 3 bar (-13,78 a 43,51 psi).
9. Diámetro de la válvula: Los tamaños de diámetro de la válvula varían de 1 a 50 mm (0,039 a 1,969 pulgadas), ofreciendo opciones para diferentes capacidades de flujo y requisitos del sistema.
10. Valor Kv [m³/h]: Con valores Kv que van de 0 a 4 m³/h, estas válvulas ofrecen un control preciso del flujo para diversas aplicaciones.
11. Temperatura mínima: Pueden operar en temperaturas tan bajas como -25 °C (-13 °F), haciéndolas adecuadas para entornos fríos.
12. Temperatura máxima: Las temperaturas máximas de operación varían de 40 a 70 °C (104 °F a 158 °F), adaptándose a una variedad de condiciones térmicas.
13. Grado de protección (IP): Clasificaciones IP como IP40, IP65 e IP67 indican el nivel de protección contra polvo y agua, asegurando fiabilidad en diferentes entornos.
14. Potencia nominal [W]: Con un consumo de potencia nominal que va de 0 a 5 vatios, estas válvulas están diseñadas para una operación energéticamente eficiente.
15. Presión de control máxima: La presión de control máxima es para válvulas controladas por piloto con suministro de piloto externo. Las opciones de presión de control máxima de 8 y 10 bar (116,03 a 145,04 psi) permiten un control preciso en aplicaciones exigentes.
16. Presión de control mínima: Presiones de control mínimas de 0,5 a 3 bar (7,25 a 43,51 psi).
17. Caudal máximo [l/min]: Las válvulas soportan caudales máximos de 80 a 4500 l/min, atendiendo tanto aplicaciones de bajo como de alto caudal.
18. Aprobación: Aprobaciones como ATEX Zona 1 y 21, cULus, KC EMC, EU EMC, y marca de conformidad RCM aseguran el cumplimiento de las normas de seguridad y regulatorias.
19. Accionamiento de retorno: Las opciones de accionamiento de retorno incluyen retorno por muelle, retorno por muelle neumático, muelle mecánico y muelle neumático.

Preguntas frecuentes

¿Qué es una válvula solenoide 5/2 vías?

Una válvula solenoide 5/2 tiene cinco puertos y dos estados. Puede cambiar entre dos estados diferentes para controlar el flujo de aire hacia y desde ambos puertos de aire de un cilindro o actuador neumático.

¿Qué es una válvula solenoide de 4 vías?

Una válvula de cuatro vías y dos posiciones tiene cuatro puertos y dos posiciones. Dos puertos suministran aire a cada lado de una válvula solenoide de doble efecto y el puerto restante maneja el escape del cilindro.