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¿Cómo funciona una válvula solenoide?

Para controlar de manera remota el flujo de líquidos o gases, se puede utilizar una válvula solenoide. En este artículo, revisamos sus aplicaciones, componentes y tipos.

Podemos definir una válvula solenoide como un dispositivo cuyo fin es controlar el flujo de líquidos o gases, que es accionado eléctricamente, y que puede, además, ser instalado en lugares remotos o de difícil acceso o sometidos a condiciones de trabajo hostiles. Este tipo de válvulas puede ser controlado por interruptores eléctricos simples, termostáticos, de flotador, de baja presión, de alta presión, por reloj, o cualquier otro dispositivo que abra o cierre un circuito eléctrico. En resumen, podríamos asemejar la función de una válvula solenoide a la de una llave de paso: controlar el suministro de gases y líquidos al abrir o cerrar un conducto de alimentación.


Control v/s regulación

A pesar de lo simple que resulta la idea anterior, muchas personas asumen erróneamente que mediante una válvula solenoide, podrán regular también la cantidad de líquidos o gases que se requiere dosificar para un determinado proceso. En este sentido, es necesario diferenciar estos dos conceptos que pueden parecerse, pero que tienen significado distinto: “Controlar” y “Regular”.

Cuando hablamos de “Controlar”, nos referimos a la capacidad que tienen las válvulas solenoides para “abrir” o “cerrar” el paso de un fluido (“todo o nada”). Esto es distinto a “regular” el porcentaje de líquido o gas que deseamos dejar pasar (para ello, deberíamos utilizar una válvula motorizada). Por lo tanto, las válvulas solenoides controlan el flujo, pero no lo regulan, razón por la que todas las válvulas tienen inicialmente dos posiciones: “normalmente abierta” o “normalmente cerrada”.

En el primer caso, su estado natural (sin energizar) es estar abierta al flujo, de modo tal que al ser energizadas o accionadas, se cierran al mismo, es decir, estamos permitiendo el tránsito del fluido hasta que por una acción se cierre. Por el contrario, en las del segundo tipo, su estado normal (sin energizar) es estar cerrada al flujo, por lo que al ser accionadas (cuando se energiza la bobina), la válvula se abrirá para permitir el paso del flujo.

Las válvulas solenoides pueden usarse para controlar el flujo de muchos tipos de fluidos, por lo que debemos poner especial atención a las presiones y temperaturas a las que estará sometida la válvula, las temperaturas involucradas, la viscosidad del fluido y a la resistencia que tienen sus materiales respecto del tipo de fluido y su capacidad corrosiva.


Principio de funcionamiento

Como se obseva en la figura 1, las válvulas solenoides están formadas por dos partes accionantes distintas, pero complementarias: el cuerpo de la válvula y un solenoide ubicado dentro de la bobina eléctrica, es decir, el término “solenoide” no se refiere a la válvula misma, sino más bien a la bobina montada sobre ella. Cuando la bobina es energizada, se crea en esta (por acción del solenoide) una fuerte fuerza magnética que atrae un émbolo de acero magnético que se ubica en el centro de la bobina. Este émbolo está unido por su parte baja a la aguja o vástago del cuerpo, el que cierra o abre el conducto por el cual fluye el flujo; este vástago cuenta con una superficie sellante (“asiento”) que permite un cierre seguro.


Tipos de válvulas solenoides

Existe en el mercado una amplia variedad de válvulas solenoides, para aplicaciones que van desde la industria petroquímica hasta la automotriz. Dada esta diversidad, existen también diferentes formas de clasificarlas.

Una primera clasificación sería de tipo general:

Válvulas de acción directa: Estas se utilizan en sistemas con baja capacidad de flujo. En ellas, cuando la bobina se energiza, el émbolo es atraído hacia arriba, elevando a su vez la aguja y abriendo así el conducto de fluido.

Operadas por piloto: Las válvulas de solenoide operadas por piloto utilizan una combinación de la bobina solenoide y la presión de la línea. En estas válvulas, el émbolo está unido a un vástago de aguja que cubre un orificio piloto en lugar del puerto principal. La presión de la línea mantiene cerrado un pistón flotante o independiente contra el puerto principal, aunque en algunos modelos de válvulas puede ser un diafragma. Hay tres tipos básicos de válvulas operadas por piloto: de pistón flotante, de diafragma flotante y de diafragma capturado. Las válvulas de solenoide operadas por piloto, requieren un diferencial mínimo de presión de apertura entre la entrada y la salida (aproximadamente 0,5 psi o más), para abrir el puerto principal y mantener al pistón o al diafragma en posición abierta.


Otra forma de tipificación:

De dos vías: La válvula de dos vías es el tipo de válvula de solenoide más común; tiene una conexión de entrada y una de salida, y controla el flujo del fluido en una sola línea. Puede ser de acción directa u operada por piloto, dependiendo de la capacidad del sistema. Cada una de estas puede ser “normalmente cerrada” o normalmente abierta”.

De tres vías: Estas tienen una conexión de entrada y dos conexiones diferentes de salida. Son, básicamente, una combinación de una válvula de dos vías “normalmente cerrada” y de otra “normalmente abierta”, en un solo cuerpo y con una sola bobina. La mayoría son del tipo “operadas por piloto”. Estas válvulas se utilizan principalmente en unidades de refrigeración comercial y en aire acondicionado, para recuperación de calor, para reducción de capacidad en los compresores y para deshielo con gas caliente, ya que están diseñadas para cumplir con los requerimientos en altas temperaturas y presiones que existen en el gas de descarga del compresor.

De cuatro vías: Se conocen también como válvulas reversibles. Su uso es casi exclusivamente en bombas de calor, para seleccionar ya sea el ciclo de enfriamiento o el de calefacción, dependiendo del requerimiento. Estas válvulas tienen tres salidas y una entrada común. Una bomba de calor es un equipo central acondicionador de aire, con ciclo reversible. En el verano, el refrigerante absorbe calor del interior de la casa y lo expulsa al exterior. En el invierno, el ciclo se invierte, el refrigerante absorbe calor del exterior y lo libera dentro de la casa. El condensador y el evaporador son obligados a intercambiar funciones, invirtiendo el flujo de refrigerante, y la válvula de cuatro vías es la que se encarga de esto.


Artículo gentileza de Veto. / www.veto.cl
Octubre 2019
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