Guía de selección de válvulas solenoides accionadas por aire: presión, bobina y ciclo de trabajo

Una electroválvula que falla en una línea de llenado, en un colector de polvo o en una máquina envasadora rara vez falla por casualidad. Pregunte qué cambió en las seis semanas previas a la falla y generalmente aparece un patrón: la bobina se ha calentado más de lo que permite su clase de aislamiento, la presión de la línea ha caído por debajo del diferencial mínimo de la válvula o el diafragma ha estado asentado en un medio para el que nunca fue especificado.

Primero, la conclusión: una válvula solenoide accionada por aire se elige según cuatro valores, en orden de prioridad: rango de presión y diferencial mínimo de operación, tamaño del orificio, voltaje y potencia de la bobina y ciclo de trabajo. Todo lo demás en una hoja de datos depende de esas cuatro decisiones. Hágalo bien y la válvula hará su trabajo silenciosamente durante años. Si se equivoca, ningún programa de mantenimiento lo compensará.

Qué hace realmente una válvula solenoide accionada por aire

La frase cubre dos ideas diferentes y la superposición provoca verdaderos errores de especificación.

En el primer sentido, significa una válvula solenoide que cambia el aire comprimido: una válvula de 2/2 vías que abre o cierra una sola línea de aire, o una válvula de 3/2 o 5/2 que redirige el aire a un cilindro. En el segundo sentido describe el mecanismo de apertura: la bobina no levanta por sí sola el sello principal. Abre un pequeño pasaje piloto y la presión de aire de la línea empuja el diafragma o el pistón hacia un lado. Esa es una válvula realmente accionada por aire.

La diferencia aparece a baja presión. Una válvula de acción directa se abre desde cero bar, lo que se adapta a circuitos de dosificación, líneas adyacentes de vacío y suministro alimentado por gravedad. Una válvula operada por piloto normalmente necesita un diferencial de presión mínimo de aproximadamente 0,02 a 0,05 MPa antes de que el diafragma se desplace. Coloque uno en una línea que nunca alcance ese diferencial y emitirá un zumbido, filtrará más allá del sello o se negará a abrirse en absoluto.

Partes de una electroválvula de 2/2 vías pilotada. La bobina mueve sólo el pequeño émbolo piloto; el diafragma mismo es impulsado por la presión de la línea.

Las especificaciones que deciden el rendimiento

Cuatro entradas en una hoja de datos hacen la mayor parte del trabajo y cada una tiene un modo de falla característico cuando se lee mal.

El tiempo de respuesta merece una mirada aparte, porque varía según el diseño más que la marca.

Una válvula de acción directa con un orificio pequeño completa su carrera en aproximadamente 10 a 15 ms, por lo que es adecuada para trabajos de dosificación rápida y de pulso corto. Una válvula operada por piloto es más lenta porque la cámara del diafragma debe llenarse antes de que se mueva el sello, pero puede manejar orificios mucho más grandes con una bobina más pequeña. Las válvulas de chorro de pulso se ubican deliberadamente en el extremo lento: una apertura de 50 a 100 ms entrega una ráfaga de aire completa a una bolsa de filtro sin castigar el diafragma.

Para tareas generales donde el medio es aire limpio o agua entre 0,1 y 1,0 MPa, un cuerpo de latón cubre la más amplia gama de tamaños de orificios, desde unidades compactas DN8 hasta cuerpos DN50 con puertos G2, en versiones normalmente cerradas y normalmente abiertas.

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Dimensionamiento del orificio: por qué normalmente es incorrecto hacerlo más grande

El flujo a través de una válvula solenoide se comporta como el flujo a través de cualquier orificio fijo: aumenta con la raíz cuadrada de la presión diferencial. Aumentar el diferencial de 0,2 MPa a 0,8 MPa (cuatro veces la presión) produce aproximadamente el doble de flujo, no cuatro veces. La curva siguiente es típica de una válvula de 2/2 vías.

De ello se desprenden dos consecuencias prácticas. Agregar presión a la línea es una forma costosa de comprar flujo; agrandar el orificio suele ser más económico y eficaz. Y sobredimensionar la válvula para ganar espacio libre resulta contraproducente: un cuerpo DN25 que estrangula un servicio DN12 cazará, responderá lentamente y ofrecerá una repetibilidad deficiente en las tareas de medición, mientras que el diafragma sobredimensionado recibe un golpe más fuerte en cada ciclo de cierre.

Una regla viable es seleccionar el orificio más pequeño que cumpla con el flujo requerido a la presión diferencial más baja que la línea realmente verá en servicio, no la cifra impresa en la placa de identificación del compresor. Los compradores que quieran una versión paso a paso de esa comparación pueden seguir la guía práctica para elegir la electroválvula de 2/2 vías adecuada .

Material del cuerpo, medios y entorno de trabajo

El material del cuerpo y del sello decide si la válvula sobrevive a su entorno, no si funciona el primer día.

Las compensaciones son consistentes entre los fabricantes. El latón es el valor predeterminado para aire, agua y gases neutros hasta aproximadamente 1,0 MPa, y es la opción más barata por tamaño de puerto. El acero inoxidable 304 o 316 tolera medios agresivos, una alta exposición al lavado y temperaturas elevadas, a aproximadamente dos o tres veces el costo del material. El aluminio fundido se adapta a válvulas de impulsos de orificio grande para la recolección de polvo donde el peso importa. El plástico técnico cubre tareas de agua a baja presión y gas inerte.

La elección del sello sigue el medio más que el cuerpo. NBR es estándar para aire y agua por debajo de 80 °C. EPDM maneja agua caliente y productos químicos de limpieza in situ ligeramente cáusticos. FKM cubre temperaturas y aceites más altos, y PTFE se especifica donde la resistencia química supera una pequeña pérdida de elasticidad del sellado. Para tareas de lavado, alimentarias y farmacéuticas, el punto de partida habitual es un cuerpo de acero inoxidable combinado con una bobina IP65.

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Voltaje de bobina, ciclo de trabajo y calor

La falla de la bobina es la queja eléctrica más común sobre las válvulas solenoides y la causa suele ser térmica más que eléctrica. Una bobina convierte la energía eléctrica en un campo magnético y todo lo que no se convierte se convierte en calor. Dos números gobiernan el resultado: la temperatura ambiente para la que está nominal la bobina y el ciclo de trabajo (ED, expresado como porcentaje del tiempo energizado). Se construye una bobina con clasificación ED del 100 por ciento para una activación continua; una bobina con una clasificación de ED del 50 por ciento no lo es. Ejecute el segundo continuamente y el aislamiento se degradará mucho antes de su vida útil nominal.

• Las bobinas de CA consumen una corriente de entrada alta durante los primeros ciclos y se estabilizan en una corriente de mantenimiento más baja. Los circuitos de control dimensionados sólo para mantener la corriente se dispararán o se sobrecalentarán.
• Las bobinas de CC consumen corriente constante y no producen zumbidos, pero se calientan para obtener la misma fuerza de retención, a menos que se reduzcan deliberadamente.
• La clase de aislamiento importa: la clase B (130 °C) y la clase F (155 °C) tienen márgenes diferentes cuando la válvula se encuentra dentro de un recinto caliente.
• Una bobina IP65 o IP67 con un enchufe DIN moldeado vale la pequeña prima en plantas lavables, al aire libre o polvorientas.
• Si la aplicación activa la válvula cientos de veces por minuto, una válvula de pulso especialmente diseñada es la opción correcta en lugar de una válvula estándar de 2/2 vías.

Las válvulas de chorro pulsante para filtros de bolsa y colectores de polvo de cartucho están diseñadas exactamente para esa condición: un diafragma grande, una carrera deliberada y una bobina del tamaño de ráfagas cortas en lugar de funcionamiento continuo.

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Puntos de instalación y mantenimiento que previenen la mayoría de las fallas

La mayoría de las fallas en el campo se deben a elecciones de instalación más que a defectos de fabricación.

1. Montar un filtro aguas arriba. Las válvulas operadas por piloto generalmente necesitan una filtración de 5 µm o mejor; Las incrustaciones de hierro y la grasa para tuberías son las dos causas más comunes de un piloto atascado.
2. Haga coincidir la dirección del flujo con la flecha. Una válvula de 2/2 vías instalada al revés a menudo permanecerá abierta o tendrá fugas a través del piloto incluso cuando esté desenergizada.
3. Monte la bobina en posición vertical siempre que sea posible. El montaje horizontal es aceptable en muchos modelos, pero el montaje invertido acumula condensación dentro de la carcasa de la bobina.
4. Utilice el sellador de roscas correcto. La cinta de PTFE aplicada más allá del primer hilo puede desprenderse y viajar hacia el orificio piloto.
5. Verifique el diferencial mínimo en la válvula, no en el compresor. La caída de presión a través de filtros y tramos largos de tuberías suele ser de 0,05 MPa o más.
6. Inspeccione el diafragma según un cronograma. Los diafragmas típicos de NBR en servicio continuo duran de uno a tres años; el calor, los medios agresivos y los ciclos rápidos lo acortan considerablemente.

Preguntas frecuentes sobre válvulas solenoides accionadas por aire

Los errores de especificación son mucho más comunes que los defectos de fabricación en esta categoría de componentes. Una válvula elegida teniendo en cuenta la presión real de la línea, la demanda de flujo real, el ciclo de trabajo real y los medios reales generalmente durará más que el equipo en el que está instalada. SENYA produce válvulas neumáticas, cilindros, unidades de tratamiento de aire y accesorios instantáneos en Ningbo desde 1994, y publica los datos completos de la serie en su catálogo de productos en inglés de 2024. Puede revisar los antecedentes de producción y la capacidad material de la empresa. acerca de la pagina antes de finalizar una especificación.