Selección de Válvulas de Solenoide

What Is a Solenoid Valve? A solenoid valve is an electromechanical device that controls the flow of fluids (liquids or gases) by means of an electric current. At its core, the valve consists of a coil of wire (the solenoid) wrapped around a movable ferromagnetic plunger. When an electrical voltage is applied to the coil, it generates a magnetic field that pulls the plunger into the center of the coil, opening or closing an orifice that regulates the passage of fluid through the valve body. Basic Components and Construction Solenoid Coil: A cylindrical winding of insulated copper wire. It converts electrical energy into a magnetic field when energized. Plunger (Armature): A movable iron or steel rod positioned inside the coil. The magnetic force attracts it when the coil is energized. Spring: Provides a return force that pushes the plunger back to its original position when the coil is de-energized. Valve Body: Contains the inlet and outlet ports, the orifice, and guiding features for the plunger. Typically made of brass, stainless steel, or plastic. Seal or Diaphragm: Ensures a tight shutoff by sealing against the seat when the valve is closed. Operating Principle In the de-energized or “rest” state, the spring holds the plunger against the valve seat, blocking flow. When voltage is applied, the energized coil produces a magnetic field that overcomes the spring force, lifting the plunger off its seat and unblocking the orifice, allowing fluid to flow. Once the voltage is cut, the magnetic field collapses and the spring returns the plunger to the seat, stopping the flow. Types of Solenoid Valves Direct-Acting: The plunger directly opens or closes the orifice. Suitable for low flow rates and low pressures. Pilot-Operated (Indirect-Acting): Uses system pressure and a small direct-acting pilot solenoid to control a larger main valve. Ideal for high flow rates and higher pressures with lower power consumption. Two-Way, Three-Way, Four-Way: Configurations differ by the number of ports and flow paths, enabling functions such as on/off control, diverting, mixing, or switching between two outlets. Applications Industrial automation (pneumatic and hydraulic systems) HVAC (heating, ventilation, and air conditioning) Automotive fuel injection Irrigation systems Medical devices (e.g., ventilators, dialysis machines) Domestic appliances (washing machines, dishwashers) Advantages and Considerations Fast Switching: Millisecond response times. Remote Control: Easily integrated into automated control systems. Low Energy Consumption: Especially in pilot-operated designs. Maintenance: Relatively low, but sensitive to contamination; filters are often required. Pressure and Temperature Limits: Material selection and valve design must match the intended media and operating conditions.

¿Qué es una válvula de solenoide ?

Una válvula de solenoide es un dispositivo electromecánico utilizado para el control del fluido líquido o de gas. La válvula solenoide es controlada por una corriente eléctrica, que se hace circular a través de una bobina. Cuando se energiza la bobina, se crea un campo magnético, haciendo que un émbolo dentro de la bobina se mueva. Dependiendo del diseño de la válvula, el émbolo abrirá la válvula de solenoide o la cerrará. Cuando se elimina la corriente eléctrica de la bobina, la válvula volverá a su estado desactivado.

En las válvulas de solenoide de acción directa , el émbolo abre y cierra directamente un orificio en el interior de la válvula . En las válvulas accionadas por piloto (también llamado tipo de servo) , el émbolo abre y cierra un orificio piloto . La entrada de presión, la cual es permitida a través del orificio piloto, abre y cierra el sello de la válvula .

La válvula de solenoide más común tiene dos puertos : un puerto de entrada y un puerto de salida . Diseños avanzados pueden tener tres o más puertos. Algunos diseños utilizan un diseño de tipo múltiple.

Las válvulas de solenoide permiten la automatización del control de fluidos y gas posibles. Las electroválvulas modernas ofrecen un funcionamiento rápido, de alta fiabilidad, larga vida útil y un diseño compacto.

La selección de una válvula de solenoide para una aplicación de control en particular, requiere la siguiente información:

• Fluido a controlar (refrigerante).
• Servicio (líquido, gas de descarga o gas de succión).
• Capacidad del equipo (en T.R.).
• Caída de presión permisible. Esto se refiere a que la caída de presión a través de la válvula, esté dentro del rango del MOPD al cual se requiere que abra (las normalmente cerradas) o cierre (las normalmente abiertas).
• Temperatura del evaporador.
• Conexión (tamaño y estilo).
• Características eléctricas (voltaje y hertz).
• Opciones (presión segura de trabajo SWP, angular o recta, normalmente cerrada o abierta, con o sin vástago manual, etc.).

Las capacidades de las válvulas de solenoide para un servicio normal con refrigerante líquido o gas de succión, están dadas en toneladas de refrigeración a alguna caída de presión nominal y condiciones normales. El catálogo del fabricante proporciona tablas de capacidad extendida, que cubren casi todas las condiciones de operación para los refrigerantes comunes. Se deberán seguir las recomendaciones de selección del fabricante. No seleccione una válvula basándose en el diámetro de la línea, siempre deberá basarse en la capacidad del flujo requerida. Para su operación, las válvulas operadas por piloto requieren una caída de presión mínima entre la entrada y la salida de la válvula, la cual deberá mantenerse todo el tiempo durante la operación. Seleccionar una válvula de mayor tamaño, hará que la operación sea errática, ya sea al abrir o hasta una falla total. Seleccionar una válvula de menor tamaño, dará como resultado una caída de presión excesiva .

La válvula de solenoide seleccionada, deberá tener una clasificación de Diferencial Máximo de Presión de Apertura (MOPD), igual o mayor, que el diferencial máximo posible contra el cual debe abrir la válvula. El MOPD toma en consideración ambas presiones, la de entrada y la de salida de la válvula. Si una válvula tiene una presión a la entrada de 500 psi (35 kg/cm²) y una presión de salida de 250 psi (17.6 kg/cm²), y su clasificación de MOPD es de 300 psi (21 kg/cm²), ésta sí operará, puesto que la diferencia (500 - 250) es menor de 300. Si la diferencia de presión es mayor que el MOPD, la válvula no abrirá.

Para una operación apropiada y segura, también es importante la consideración de la presión de trabajo seguro (SWP) requerida. No deberá usarse una válvula de solenoide en una aplicación donde la presión es mayor que la SWP.

De acuerdo a normas de los Underwriters' Laboratories (UL), la presión de trabajo seguro (SWP) para las válvulas de solenoide, es de 500 psig (35.5 Bar), y la presión de ruptura es cinco veces la presión de trabajo, es decir, 2,500 psig (163.15 Bar).

Las válvulas de solenoide se diseñan para tipos de líquido y aplicaciones específicas, de tal manera que los materiales de construcción sean compatibles con dichos líquidos y sus aplicaciones. En válvulas de solenoide para uso en amoníaco, se emplean metales ferrosos o acero y aluminio. Para servicio en altas temperaturas o temperaturas extremadamente bajas, se pueden utilizar materiales especiales o intéticos para el asiento. Para líquidos corrosivos se requieren materiales especiales.

Las características eléctricas también requieren de una atención especial. Para asegurar la selección adecuada, es necesario especificar el voltaje y la frecuencia requeridos.

Las válvulas de solenoide deben usarse con las características de corriente correctas, para las cuales fueron diseñadas. Un sobrevoltaje momentáneo normalmente no es dañino, pero un sobrevoltaje constante de más del 10%, en condiciones desfavorables, puede causar una quemadura de la bobina solenoide. Una baja de voltaje es dañina para las válvulas operadas con corriente alterna, si causan la reducción suficiente en la fuerza de operación, como para evitar que la válvula abra cuando la bobina esté energizada. Esta condición puede causar la quemadura de una bobina de corriente alterna.

A fin de evitar una falla en la válvula por el bajo voltaje, la bobina solenoide no deberá ser energizada por los mismos contactos o en el mismo instante, en que una carga de motor pesado, sea conectado a la línea de abastecimiento eléctrico. La bobina solenoide puede ser energizada antes o después que el motor.

Las válvulas para servicio en Corriente Directa (CD), con frecuencia son de construcción interna diferente que las válvulas para aplicación en la Corriente Alterna (CA); por lo tanto, es importante estudiar cuidadosamente la información del catálogo del fabricante.

Sellos de válvula solenoide

Selección del material de sellado  / diafragma

La selección del material de sellado correcto para la válvula solenoide requiere una comprensión de los materiales de sellado disponibles. Los sellos son generalmente el factor más limitante de una válvula de solenoide. La selección del sello deberá considerar los siguientes elementos :

• Propiedades químicas del medio
• Temperatura del medio
• Presión a ser utilizada

Las siguientes secciones describen los materiales de sellado más comunes disponibles para electroválvulas. Por lo general, más de un material de sellado está disponible para cada tipo de válvula.

Caucho nitrilo (NBR / Buna-N)

El NBR puede soportar temperaturas del medio de hasta 190 grados Fahrenheit (90 grados Celsius) en forma continua, y  temperaturas más altas de forma intermitente. El NBR resiste muy bien el envejecimiento causado por el calor. Sin embargo, la resistencia de NBR a la luz solar es muy pobre. La resistencia del NBR a la abrasión y la rotura es muy buena.

Las juntas NBR son los más utilizadas con los siguientes medios:

• Agua
• Aire
• Diferentes combustibles, aceites y gases

El NBR tiene una buena resistencia a:

• Los hidrocarburos alifáticos
• Petróleo
• Combustibles
• Aceite mineral
• Aceite Vegetal
• Los fluidos hidráulicos
• Alcohol
• Muchos ácidos
• Abrasión

NBR tiene una pobre resistencia a:

• Ozono
• Acetona
• Metil etil cetona
• Hidrocarburos clorados
• Éteres y sus ésteres

Además de sellos de válvulas solenoide, de caucho NBR se utiliza a menudo para bombas de agua, carburadores, transmisión, bombas hidráulicas, y sellos de actuador hidráulico.

Caucho de etileno propileno dieno o EPDM (Etileno Propileno Dieno tipo M ASTM)

Las juntas de EPDM son las más utilizados con los siguientes medios:

• Agua fría / caliente, vapor
• Freón
• Aire

El EPDM tiene una buena resistencia a:

• Calor
• Ozono
• Productos químicos oxidantes
• Ácidos hasta concentración media
• Álcalis
• Fluidos hidráulicos resistentes al fuego
• Muchas Cetonas y Alcoholes
• Luz del sol
• Abrasión y al desgarro

El EPDM tiene una pobre resistencia a:

• La mayoría de los aceites y combustibles
• Hidrocarburos
• Hidrocarburos aromáticos y alifáticos
• Los disolventes halogenados
• Ácidos concentrados

Viton ® (FKM)

• Agua Caliente
• Ácido
• Álcali
• Óleos
• Hidrocarburo
• Soluciones de Sales

El Viton ® tiene una buena resistencia a:

• Hidrocarburos
• Muchos productos químicos agresivos
• Ácidos diluidos
• Álcalis débiles
• Aceites Minerales
• Hidrocarburos alifáticos y aromáticos
• Hidrocarburos clorados
• Luz del sol
• Ozono

Viton ® tiene una pobre resistencia a:

• Las cetonas
• Acetona

PTFE – politetrafluoroetileno, teflón

El PTFE es un politetrafluoroetileno. La marca más conocida de PTFE es Teflon de DuPont. El PTFE es prácticamente resistente a todos los fluidos. El PTFE es no elástico, lo que limita su uso en ciertas aplicaciones. El PTFE se puede utilizar con un medio que alcance temperaturas muy altas (hasta 450º F / 230 grados Celsius). PTFE es muy adecuado para aplicaciones de válvulas de bola.

Instalación de válvulas solenoide

Las válvulas de solenoide convencionales, están hechas para instalarse con la bobina en la parte superior y en líneas horizontales solamente. Algunas válvulas de solenoide se hecen para instalarse en líneas verticales o en cualquier posición; estas válvulas generalmente están cargadas con un resorte. Debe respetarse el sentido del flujo indicado por una flecha en el cuerpo de la válvula. También, debe instalarse un filtro adecuado antes de cada válvula de solenoide, para evitar que le lleguen partículas o materias extrañas.

Al instalar una válvula de solenoide con conexiones soldables, no aplique demasiado calor y dirija la flama lejos del cuerpo de la válvula. Permita que se enfríe antes de ensamblar las partes internas, para asegurarse que con el calor no se dañen el material del asiento y los empaques. Durante el proceso de soldadura, se recomienda el uso de trapos o estopas mojadas. Son necesarios para mantener la válvula fría, y para que el cuerpo de la válvula no se deforme. Al ensamblar de nuevo la válvula, asegúrese de no sobreapretar las tuercas.