¿Cómo funciona una válvula solenoide hidráulica?

Figura 1: Válvula solenoide hidráulica de 4/3 vías

Las válvulas solenoides hidráulicas controlan el flujo de fluido hidráulico en un sistema, permitiendo el movimiento automatizado de cilindros, motores y otros componentes hidráulicos. Utilizan una corriente eléctrica para abrir y cerrar puertos para dirigir el fluido hidráulico, lo que les permite trabajar de forma remota y controlar con precisión el flujo del fluido hidráulico. Este artículo explora el diseño, funcionamiento y criterios de selección de las válvulas solenoides hidráulicas de 4/3 y 4/2 vías.

Tabla de contenidos

• Construcción de la válvula solenoide hidráulica
• Principio de funcionamiento de la válvula solenoide hidráulica de 4/3 vías
• Principio de funcionamiento de la válvula solenoide hidráulica de 4/2 vías
• Mecanismo de retención
• Criterios de selección
• Aplicaciones de válvulas solenoides hidráulicas
• Preguntas frecuentes

Construcción de la válvula solenoide hidráulica

Las válvulas distribuidoras hidráulicas se representan por el número de puertos y posiciones de conmutación. Por ejemplo, una válvula hidráulica de 4/3 vías tiene cuatro puertos y tres posiciones (Figura 2). Estas válvulas están diseñadas para manejar aplicaciones de alta presión, con una clasificación de presión máxima de hasta 350 bar (5075 psi), lo que las hace adecuadas para entornos exigentes.

Los diferentes componentes son:

• Conector DIN (B): La función principal de los conectores DIN es servir como interfaz entre la válvula y la fuente de alimentación. Estos conectores tienen varias otras funciones que mejoran la funcionalidad de la válvula solenoide. Para más información, lea nuestro artículo sobre conectores DIN.
• Solenoide (C): Cuando el solenoide está energizado, el carrete se mueve hacia él, cambiando qué puertos están abiertos y cuáles cerrados.
• Retorno por resorte (D): El retorno por resorte asegura que el carrete vuelva a su posición predeterminada cuando el solenoide no está energizado.
• Carrete de control (E): El carrete es un componente cilíndrico dentro de la válvula que se mueve para dirigir el flujo del fluido hidráulico.
• Puertos (T, A, P, B): El fluido hidráulico entra y sale a través de los puertos.
  • Puerto de presión (P): Es por donde el fluido hidráulico entra en la válvula bajo presión desde la bomba. Suministra el fluido que se dirigirá a los puertos de trabajo.
  • Puertos de trabajo (A y B): Estos puertos se conectan al actuador hidráulico, cilindro o motor. Dependiendo de la posición del carrete, el fluido se dirige al puerto A o B para realizar trabajo, como extender o retraer un cilindro.
  • Puerto de retorno (T): Este puerto permite que el fluido hidráulico regrese al depósito después de pasar por el sistema. Ayuda a mantener el circuito de fluido y asegura que el exceso de fluido se devuelva de manera segura.

Figura 2: Diagrama de válvula solenoide hidráulica. Componentes de una válvula solenoide hidráulica de 4/3 vías: accionamiento manual auxiliar (A), conector DIN (B), solenoide (C), retorno por resorte (D) y carrete de control (E). También, puertos A, T, B y P.

Las válvulas solenoides de 4/3 vías y 4/2 vías para aplicaciones hidráulicas pueden tener un diseño de solenoide simple o doble y configurarse en una posición normalmente abierta o normalmente cerrada.

• En una válvula de solenoide simple, el carrete se desplaza cuando se activa, y un resorte lo devuelve automáticamente a su posición original una vez que el solenoide se desenergiza.
• Una válvula de doble solenoide permite que el carrete se desplace a la derecha o a la izquierda dependiendo de qué solenoide esté energizado. Las válvulas de 4/3 vías vuelven a la posición central cuando se desenergiza a menos que tengan un mecanismo bistable o de retención (ver más abajo).
• La decisión de obtener una válvula de solenoide simple o doble depende de si necesita considerar el estado desenergizado. Elija una válvula de solenoide simple si siempre desea que la válvula esté en el mismo estado cuando no esté energizada.
  • Es crucial asegurarse de que solo un solenoide esté energizado en cualquier momento para mantener un funcionamiento adecuado y evitar posibles problemas.

Principio de funcionamiento de la válvula solenoide hidráulica de 4/3 vías

Figura 3: Principio de funcionamiento de la válvula solenoide de 4/3 vías

El carrete dentro de la válvula solenoide hidráulica de 4/3 vías puede desplazarse a tres posiciones diferentes, cada una alterando la trayectoria del flujo del fluido:

• Posición 1 (Figura 3, arriba): Cuando el carrete se mueve a la derecha, el puerto P se conecta al puerto A, y el puerto B se conecta al puerto T. Esta configuración dirige el fluido desde el puerto de presión a un puerto de trabajo mientras que el otro puerto de trabajo devuelve el fluido al depósito.
• Posición 2 (Figura 3, centro): En esta posición de centro cerrado, todos los puertos están bloqueados. Esto detiene el flujo de fluido, permitiendo que el sistema mantenga la presión sin movimiento.
• Posición 3 (Figura 3, abajo): Cuando el carrete se desplaza a la izquierda, el puerto P se conecta al puerto B, y el puerto A se conecta al puerto T. Esto invierte la dirección del flujo, enviando fluido al puerto de trabajo opuesto y devolviendo fluido desde el otro puerto al depósito.

Principio de funcionamiento de la válvula solenoide hidráulica de 4/2 vías

• Cuatro puertos: La válvula incluye un puerto de presión (P), dos puertos de trabajo (A y B), y un puerto de retorno (T).
• Dos posiciones: El carrete dentro de la válvula puede desplazarse a dos posiciones diferentes, cada una alterando la trayectoria del flujo del fluido:
  • Posición 1 (Figura 4 arriba): En esta posición, el puerto de presión (P) se conecta al puerto de trabajo (A), y el puerto de trabajo (B) se conecta al puerto de retorno (T). Esta configuración dirige el fluido desde el puerto de presión a un puerto de trabajo, permitiendo que el actuador se mueva en una dirección.
  • Posición 2 (Figura 4 abajo): Cuando el carrete se desplaza a la otra posición, el puerto de presión (P) se conecta al puerto de trabajo (B), y el puerto de trabajo (A) se conecta al puerto de retorno (T). Esto invierte la dirección del flujo, enviando fluido al puerto de trabajo opuesto y permitiendo que el actuador se mueva en la dirección opuesta.

Figura 4: Principio de funcionamiento de la válvula solenoide de 4/2 vías

Mecanismo de retención

Algunas válvulas de doble solenoide tienen un mecanismo de retención que permite al usuario decidir cuál es la posición predeterminada. Un mecanismo de retención es una característica mecánica que mantiene el carrete en su lugar. Debido a que son mecánicos, los mecanismos de retención son más robustos que los mecanismos bistables.

Cuando la válvula está energizada, el mecanismo de retención libera el carrete, permitiéndole cambiar a la otra posición. Por lo tanto, un operador puede decidir el estado predeterminado de una válvula solenoide hidráulica.

De manera similar, en una válvula de 3 posiciones, el mecanismo de retención puede mantener el carrete en cualquiera de sus tres posiciones posibles. Esto permite que la válvula mantenga un estado específico sin energía continua, lo que puede ser útil para la eficiencia energética y mantener la estabilidad del sistema.

Criterios de selección

1. Función

La función de una válvula solenoide hidráulica se refiere a su posición predeterminada. Las siguientes posiciones predeterminadas están disponibles:

• Todos los puertos abiertos: Esta posición se puede usar para igualar la presión.
• Todos los puertos cerrados: Esta posición se puede usar para mantener la posición del actuador hidráulico.
• P abierto a A, B abierto a T: El carrete dirige el fluido desde el puerto de presión (P) a un puerto de trabajo (A). El otro puerto de trabajo (B) devuelve el fluido al depósito (T).
• P abierto a T, A y B cerrados: Esta posición puede aliviar la presión en el sistema desviando los puertos de trabajo y devolviendo el fluido al depósito.
• Retención (sin posición predeterminada): La retención permite al usuario decidir la posición predeterminada de la válvula.
• P cerrado, A y B abiertos a T: Esta posición permite que cualquier fluido restante en los actuadores hidráulicos regrese al depósito.
• P abierto a B, A abierto a T: El carrete dirige el fluido desde el puerto de presión (P) a un puerto de trabajo (B). El otro puerto de trabajo (A) devuelve el fluido al depósito (T).

2. Puertos y posiciones de la válvula

Al elegir entre válvulas solenoides hidráulicas de 4/3 vías y 4/2 vías, considere lo siguiente:

• Válvula de 4/3 vías: La válvula de 4/3 vías se utiliza típicamente para aplicaciones que requieren una posición neutral donde el actuador puede mantenerse, flotar o tener la presión aliviada. Es ideal para un control más complejo donde se necesitan posiciones intermedias.
• Válvula de 4/2 vías: Una válvula de 4/2 vías es adecuada para aplicaciones más simples donde el actuador debe cambiar directamente entre dos estados, como extender y retraer un cilindro sin una posición intermedia. Es ideal para un control sencillo de encendido/apagado.

3. Características

• Alta presión: Debido a que las válvulas solenoides hidráulicas operan en sistemas hidráulicos, deben soportar altas presiones. Estas válvulas pueden manejar presiones de hasta 350 bar (5076 psi).
• Accionamiento manual auxiliar: El accionamiento manual auxiliar permite a un usuario cambiar la posición de la válvula sin energía. Esto es especialmente útil en caso de un corte de energía.

4. Caudal

El requisito de caudal de la aplicación ayudará a determinar el tamaño de la válvula. Para mantener una operación eficiente y evitar cuellos de botella, elija una válvula con una capacidad de caudal que coincida o supere ligeramente los requisitos de su sistema. Comúnmente se utilizan válvulas con caudales de 60 - 80 l/m.

5. Tamaño de conexión

Asegúrese de que el tamaño de la válvula coincida con las dimensiones de los puertos de los componentes existentes. Las válvulas solenoides hidráulicas están típicamente disponibles con tamaños de conexión de NG6 (D03), lo que indica un tamaño nominal de 6 milímetros.

Aplicaciones de válvulas solenoides hidráulicas

• Sector automotriz: Se utilizan en motores hidráulicos, sistemas de frenado y bombas para controlar el flujo de fluido, asegurando un funcionamiento eficiente del vehículo.
• Generación de energía: Regula el flujo de fluido en sistemas de turbinas para optimizar el rendimiento y mantener la seguridad en las centrales eléctricas.
• Fabricación y procesamiento: Controla el flujo de líquidos y gases en procesos de producción, mejorando la automatización y la eficiencia.
• Suministro de gas y combustible: Controla el flujo de gas y combustible en la distribución y el procesamiento, proporcionando seguridad y eficiencia.
• Maquinaria agrícola: Se utiliza para controlar implementos y accesorios, mejorando la eficiencia y precisión de los equipos agrícolas.

Preguntas frecuentes

¿Qué es una válvula solenoide hidráulica?

Una válvula solenoide hidráulica es una válvula distribuidora controlada por solenoide utilizada en un sistema hidráulico para abrir, cerrar o cambiar la dirección del fluido hidráulico.

¿Qué es un carrete?

El carrete es un componente cilíndrico dentro de la válvula que ayuda a abrir, cerrar o cambiar la dirección del flujo en un sistema hidráulico o neumático.

¿Cuál es la función de una válvula de control hidráulico?

Una válvula de control hidráulico regula el flujo y la presión del fluido en un sistema hidráulico, dirigiendo el fluido a diferentes partes del sistema según sea necesario.

¿Cómo mejora un solenoide el funcionamiento de una bomba hidráulica?

Permite un control rápido y preciso del flujo de fluido, mejorando la capacidad de respuesta y la eficiencia del sistema hidráulico.