Comprensión de las Válvulas Solenoides Neumáticas de 5/2 y 4/2 Vías

Las válvulas solenoides neumáticas de 5/2 y 4/2 vías se utilizan para la automatización y los sistemas de control industrial. Son fundamentales para suministrar aire comprimido a varios tipos de equipos neumáticos, como cilindros neumáticos. La diferencia en estas válvulas es su número de puertos y estados de posición:

• Una válvula solenoide neumática de 5/2 vías tiene cinco puertos y dos estados de posición.
• Una válvula solenoide neumática de 4/2 vías tiene cuatro puertos y dos estados de posición.

Ambos tipos de válvulas operan de manera similar para controlar dispositivos neumáticos, como cilindros neumáticos de doble efecto. La principal diferencia es cómo se maneja el aire de escape.

• Una válvula de 5/2 controla el flujo de aire hacia un puerto del cilindro y el escape desde el otro puerto. Debido al quinto puerto, esta válvula puede controlar con precisión el escape proveniente de ambos puertos del cilindro.
• Una válvula de 4 vías y 2 posiciones también controla el aire de entrada y escape hacia y desde el cilindro. Sin embargo, el mismo puerto de la válvula controla el escape desde cualquiera de los puertos del cilindro, lo que significa que las tasas de escape deben ser idénticas en ambas direcciones.

Tabla de contenidos

• Designaciones de puertos
• Función del circuito
• Monoestable vs biestable
• Diseño
• Aplicaciones
• Preguntas frecuentes

Designaciones de puertos

Diferentes fabricantes usan diferentes designaciones para los puertos. Sin embargo, dos estándares principales son ampliamente utilizados en toda la industria: números (ISO 11727) y letras.

• Números de 5/2 vías (A): Puerto de suministro de aire (1), puertos de salida (2, 4) y puertos de escape (3, 5)
• Letras de 5/2 vías (B): Puerto de suministro de aire (P), puertos de salida (A, B) y puertos de escape (EA, EB).
• Números de 4/2 vías (C): Puerto de suministro de aire (1), puertos de salida (2, 4) y puerto de escape (3).
• Letras de 4/2 vías (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 pasa de un estado a otro, y en el caso de las válvulas monoestables (ver 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 descarga 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 descarga 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 descarga 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 descarga 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: El carrete de una válvula monoestable (Figura 3 etiquetada A & C) se mueve fuera de su posición de reposo cuando se energiza la única bobina de la válvula. La posición de reposo es la posición normal que la válvula mantiene cuando no está energizada. Cuando se desenergiza, un resorte mueve el carrete de vuelta a su posición de reposo. Las válvulas monoestables requieren energía constante para mantener la posición energizada.
• Biestable: Las válvulas biestables (Figura 3 etiquetada B & D) tienen dos bobinas solenoides. El carrete se mueve entre estados dependiendo de cuál bobina esté energizada. Cuando se desenergiza, el carrete permanece en su estado actual. La bobina opuesta debe ser energizada para mover el carrete a la otra posición.

Diseño

Las válvulas solenoides neumáticas de 5/2 y 4/2 vías están disponibles en numerosas variaciones de diseño en cuanto a tamaño, material, color, interfaces de conexión y más. Esta variedad es necesaria para cumplir con diversos requisitos, como los de uso médico, procesamiento de alimentos y entornos polvorientos y explosivos.

La mayoría de estas válvulas tienen un carrete móvil con sellos a lo largo de su longitud, todo dentro de un cilindro central. Los puertos de la válvula se conectan a este cilindro central, y los sellos bloquean o conectan a los puertos de la válvula cuando el carrete se mueve a través del cilindro.

Operación directa y pilotada

Las válvulas solenoides neumáticas pueden ser de operación directa o pilotada (indirecta):

• Directa: El actuador magnético mueve directamente el carrete.
• Pilotada: 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.

Anulación manual

Una válvula solenoide de 5/2 o de 4/2 vías puede tener un mecanismo de anulación o bloqueo manual. Un mecanismo de bloqueo es beneficioso durante el mantenimiento; la válvula no cambia de posición hasta que se libera el bloqueo. Los elementos accionados (por ejemplo, cilindro o pinzas) también retienen su posición. El sistema puede ser probado sin accionar la válvula con una anulación manual. Además, la válvula puede ser conmutada manualmente presionando el botón de anulación.

Tipos de conectores

Existen varios tipos y diseños de conectores, que sirven para diferentes propósitos dependiendo de los requisitos de la válvula solenoide. Por ejemplo, los conectores pueden proteger las válvulas solenoides contra sobretensiones y tener luces LED que indican el estado de alimentación de la válvula. Obtén más información sobre conectores en nuestro artículo de 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 de 5/2, con su puerto de escape adicional, puede controlar de manera independiente la tasa de escape en ambas direcciones, mientras que una válvula de 4/2 requiere que ambas direcciones compartan la misma tasa de escape.

Escape controlado en ambas direcciones

• Aplicaciones de alta velocidad: En aplicaciones de alta velocidad, como en sistemas de empaquetado, clasificación o líneas de ensamblaje, la velocidad de actuación es crucial. Una válvula solenoide de 5/2 vías con caminos de escape separados puede permitir una salida de presión de aire más rápida, 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, los caminos de escape separados pueden proporcionar un mejor control de la velocidad de actuación en ambas direcciones.
• Aplicaciones críticas de seguridad: En aplicaciones críticas de seguridad donde la falla de una parte podría tener consecuencias graves, los caminos de escape separados pueden proporcionar redundancia. Si un camino de escape falla, el otro 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 resorte, un camino 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 un camino de escape común. Esto podría incluir sistemas neumáticos de propósito general, abridores de puertas o movimientos mecánicos simples.
• Aplicaciones sensibles al costo: Las válvulas solenoides de 4 vías y 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.

Preguntas frecuentes

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

Una válvula solenoide de 5/2 tiene cinco puertos y dos estados. Puede cambiar entre dos estados diferentes para controlar el flujo de aire y el escape de 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 ambos lados de una válvula solenoide de doble efecto y el puerto restante maneja el escape del cilindro.