Tipos de electroválvulas: Una guía completa

¿Qué es una electroválvula y cómo funciona?

En el mundo de los sistemas de control, la válvula de accionamiento electromecánico, conocida como electroválvula, desempeña un papel importante. Proporciona un control automatizado de los fluidos. Este componente funciona como un interruptor o un desviador que puede controlarse mediante electricidad. Las electroválvulas permiten permitir y modular funciones sobre el flujo de fluido, su cantidad, dirección, presión e incluso temperatura. El componente principal es una bobina de hilo eléctrico. El flujo a través de la corriente eléctrica de la bobina genera un campo magnético (fuerza electromagnética) que mueve una varilla metálica (inducido) dentro del cuerpo de la válvula (tira o empuja). Esto mueve el núcleo de la válvula. Al girar el núcleo de la válvula se desplazan los medios móviles del fluido, controlando el caudal de líquidos. Las electroválvulas son dispositivos que transforman la energía eléctrica en energía mecánica. Esto permite el acceso remoto o la automatización a los comandos de control.

Resumen de los principales métodos de clasificación de las electroválvulas

No todas las electroválvulas son iguales. Se diferencian por varias condiciones de trabajo. Conocer los tipos de electroválvula es el primer paso para seleccionar la válvula adecuada para que su sistema funcione de forma eficaz y fiable. A continuación encontrará una tabla que clasifica los distintos tipos de electroválvula, tal y como se explica aquí de forma sencilla:

Método de clasificación	Descripción	Ejemplos de tipos comunes
Por principio de funcionamiento	Cómo mueve la fuerza magnética el núcleo de la válvula	Acción directa, pilotada, semidirecta
Por número de puertos	Cuántas conexiones tiene para tuberías	2 vías, 3 vías, 4 vías, 5 vías
Por defecto	Estado de la electroválvula cuando la bobina no está alimentada	Normalmente cerrado (NC), Normalmente abierto (NO)
Por Material Corporal	El material en contacto con el fluido	Latón, acero inoxidable, plástico, hierro fundido, etc.
Por función/objetivo	Para usos especiales o necesidades de control	Alta presión, alta temperatura, resistente a la corrosión, a prueba de explosiones, sanitario, etc.

 

Al igual que los animales y las plantas proceden de distintos entornos de la naturaleza, las distintas variedades de electroválvulas están diseñadas para satisfacer requisitos específicos como el tipo de fluido, la temperatura, la presión, el caudal de fluido y la lógica de control.

Normalmente abierto frente a normalmente cerrado

El estado del solenoide de la válvula cuando no recibe alimentación (su estado sin alimentación) es un punto básico e importante a la hora de elegir una válvula.

Válvula solenoide normalmente cerrada (NC): Como su nombre indica, la válvula normalmente cerrada está cerrada o los fluidos no pueden pasar cuando la bobina no está alimentada. El fluido sólo pasa cuando la bobina está alimentada. El muelle resiste y la fuerza magnética levanta la válvula para abrirla. Este es el tipo más común. Se utiliza mucho cuando la válvula debe estar cerrada la mayor parte del tiempo. Por ejemplo, en mecanismos de cierre de seguridad o prevención de fugas.

Válvula solenoide normalmente abierta (NO): Es lo contrario al tipo NC. La electroválvula normalmente abierta está abierta cuando la bobina no está alimentada, por lo que el flujo de fluido es libre, sin restricciones. El fluido sólo se detiene si la bobina está alimentada. La fuerza magnética empuja el núcleo de la válvula cerrándola. Las válvulas normalmente abiertas se utilizan cuando deben estar abiertas la mayor parte del tiempo. Sólo se cierran en determinadas ocasiones o en caso de avería. Por ejemplo, en algunos sistemas de refrigeración o para el drenaje de emergencia.

Para que las diferencias queden claras, fíjese en la siguiente tabla:

Característica	Normalmente cerrado (NC)	Normalmente abierto (NO)
Estado por defecto (apagado)	Cerrado	Abrir
Estado activado (encendido)	Abrir	Cerrado
Cómo funciona	El poder hace que se abra	El poder lo cierra
Aplicaciones típicas	Cierre de seguridad, que evita fugas y debe permanecer cerrado a menudo	Necesidad de permanecer abierto a menudo, sistemas de refrigeración, vaciado de emergencia

 

Las necesidades de su aplicación dictan si debe seleccionar normalmente abierta o normalmente cerrada. ¿Es necesario que la válvula esté abierta o cerrada cuando no está activa? Es como elegir entre una puerta de empujar o tirar. Ambas permiten la entrada, pero el uso previsto y la precaución son determinantes.

Explicación de los principios de funcionamiento de las electroválvulas: Acción directa, pilotada y semidirecta

El funcionamiento interno de una electroválvula influye en su capacidad para gestionar la presión y el caudal de fluido. También influye en su rapidez de reacción.

Electroválvulas de acción directa: Mecánica y aplicaciones

Las electroválvulas de acción directa son el tipo más sencillo. La fuerza electromagnética generada por la bobina actúa sobre la armadura directamente unida al núcleo de la válvula. Esto permite abrir o cerrar la válvula venciendo la presión del muelle y del fluido. Son dispositivos en miniatura que responden con rapidez. Pueden funcionar sin diferencial de presión. Sin embargo, la fuerza magnética es limitada. Por ello, las válvulas de acción directa son preferibles para tuberías pequeñas con aplicaciones de baja presión. Para un control preciso de pequeñas cantidades de fluido, las válvulas de acción directa son ideales, como en dispositivos médicos o instrumentos de análisis de laboratorio.

Electroválvulas pilotadas: Cómo la presión ayuda al funcionamiento

Las electroválvulas pilotadas, comúnmente denominadas de acción indirecta o servoasistidas, ejemplifican el principio de relación en funcionamiento. No ejercen toda la fuerza del flujo de potencia magnética para abrir completamente la válvula principal. En su lugar, se utiliza una fuerza magnética para abrir primero sólo un pequeño orificio piloto. La apertura de este orificio piloto altera el equilibrio de presión a ambos lados del diafragma o pistón de la válvula principal. Utiliza la presión del fluido para desbloquear la válvula principal, que también depende de la diferencia de presión. Esto permite controlar válvulas fuertes con fuerzas pequeñas. Estas válvulas son capaces de soportar enormes presiones y enormes caudales de fluido. Sin embargo, las válvulas pilotadas necesitan una diferencia de presión mínima para funcionar con eficacia. Además, su tiempo de respuesta es mayor que el de las válvulas de acción directa.

Electroválvulas de acción semidirecta: Principios de mezcla

Las electroválvulas de acción semidirecta tienen atributos de los tipos directo y piloto. Poseen una armadura que está directamente conectada al núcleo de la válvula para el control directo. Esta característica les permite funcionar con una diferencia de presión cero. Además, tienen un diafragma o pistón con un orificio piloto que utiliza la presión del fluido para ayudar a abrir la válvula principal. Tras alimentar la bobina, la armadura levanta físicamente el núcleo de la válvula de forma directa. Esta acción abre la válvula principal y también el orificio piloto. Posteriormente, se acumula un diferencial de presión dentro del fluido. Esto ayuda al diafragma o pistón a abrir completamente la válvula. Tiene las ventajas de ambas. Se necesita una diferencia de presión cero para funcionar. También puede controlar caudales y presiones de fluido más elevados.

Para que las diferencias queden claras, fíjese en la siguiente tabla:

Característica	Acción directa	Pilotado	Acción semidirecta
Funciona a presión cero	Sí	No (necesita una presión mínima)	Sí
Tamaño / Presión	Pequeño tamaño, baja presión	Gran tamaño, alta presión	Tamaño medio-grande, presión media-alta
Velocidad de respuesta	Rápido	Lento	Medio
Estructura	Sencillo y compacto	Más complejo	Más complejo
Uso de la energía	Relativamente inferior (para el mismo tamaño)	Inferior (cuando se controlan tamaños grandes)	Medio
Escenario de aplicación	Pequeño caudal, Baja presión/Vacío, Necesidad de arranque a presión cero, Control de precisión (por ejemplo, instrumentos de análisis)	Gran caudal, Alta presión, Requiere presión mínima, Tuberías industriales (por ejemplo, suministro de agua)	Caudal medio-grande, presión media-alta, arranque sin presión, amplia gama de usos generales

 

Conocer el principio de funcionamiento es fundamental, ya que determina cómo gestionará una válvula la presión del fluido. Esto influye en el rendimiento en aspectos como el tamaño, la capacidad y la velocidad.

Exploración de diferentes configuraciones de puertos: 2 vías, 3 vías, 4 vías, 5 vías

La "vía" de una electroválvula significa el número de puertos de conexión que tiene para las tuberías. Por "posición" se entiende el número de estados estacionarios en los que puede encontrarse el núcleo de la válvula. El número de vías controla las trayectorias que puede seguir el flujo de fluido.

Válvulas de dos vías (2 vías): Control simple de encendido/apagado

 

Las válvulas de 2 vías son las más sencillas. Tienen dos puertos, uno de entrada y otro de salida. Poseen las dos posiciones de "abierto" y "cerrado". El funcionamiento principal de las válvulas de 2 vías es detener o permitir el flujo de fluidos en sistemas sencillos. Fáciles de usar y recomendables para soluciones sencillas, las válvulas de 2 vías son las electroválvulas más populares, que suelen encontrarse en todas partes.

Válvulas de tres vías (3 vías): Desviación y Mezcla

Las válvulas de tres vías (3 vías) poseen tres puertos, lo que facilita la alteración de la dirección del fluido, la división del flujo o la mezcla de fluidos. Por ejemplo, el fluido procedente de un puerto de entrada puede dirigirse a uno de los dos puertos de salida. Alternativamente, el fluido procedente de dos entradas puede dirigirse a una única salida y, de este modo, mezclarse. Estas válvulas se utilizan habitualmente en la regulación de cilindros de simple efecto o para cambiar las vías del fluido.

Válvulas de cuatro vías (4 vías): Control de cilindros de doble efecto

Las válvulas de 4 vías constan de cuatro puertos, lo que les permite controlar cilindros de doble fondo y otros implementos que utilizan dos puertos de trabajo. Las válvulas de 4 vías también tienen la capacidad de desplazar fluido a ambos extremos del cilindro, lo que permite que el pistón se mueva hacia arriba y hacia abajo.

Válvulas de cinco vías (5 vías): Comunes en sistemas neumáticos

Como su nombre indica, las válvulas de 5 vías tienen cinco puertos. Se utilizan en la mayoría de los sistemas neumáticos, especialmente en el control de cilindros de doble efecto. Al igual que las válvulas de 4 vías, también cambian la dirección del fluido; sin embargo, las de 5 vías tienen dos puertos de escape, lo que permite un mejor control de la velocidad de escape. Para algunas aplicaciones en las que la precisión sobre la velocidad y el posicionamiento del pistón es esencial, esto resulta útil.

Elegir el número de vías es como elegir un centro de tráfico. Depende de cuántas "vías" para el flujo de fluidos necesites gestionar y de cómo quieras dirigir el "tráfico" de fluidos.

Para que las diferencias queden claras, fíjese en la siguiente tabla:

Tipo	Número de puertos	Función típica	Aplicación común
2 vías	2	Abrir/Cerrar, detener el flujo	Control sencillo del flujo de fluidos
3 vías	3	Cambiar de dirección, dividir, mezclar	Control de cilindros de simple efecto, conmutación de vías de fluidos
4 vías	4	Cambiar la dirección del fluido	Control de cilindros de doble efecto
5 vías	5	Cambio de dirección del fluido, con escape	Control preciso de cilindros neumáticos de doble efecto

 

Aplicaciones de las electroválvulas en diversos sectores industriales

Las electroválvulas se encuentran en casi todas partes. Son indispensables tanto en la tecnología moderna como en la vida cotidiana. De hecho, pueden encontrarse en electrodomésticos como lavadoras e incluso en procesos industriales muy sofisticados. Algunas de las principales áreas de aplicación son:

• Automatización industrial: La robótica y las líneas de producción automáticas requieren el control de líquidos y gases para diferentes aplicaciones. 
• Sistemas HVAC: Regulación del flujo de fluido o agua caliente para controlar la temperatura. 
• Tratamiento del agua: Regulación de las fuentes de agua y adiciones químicas para diversas aplicaciones. 
• Equipos médicos: Control de la salida de gases y líquidos. 
• Agricultura: Sistemas de riego automatizados. 
• Vehículos: Gestión del sistema de combustible, del sistema de escape, etc.

Elección de la electroválvula adecuada: Factores clave de selección

Para que un sistema funcione de forma estable y fiable, es esencial seleccionar la electroválvula adecuada. No se trata sólo del tipo. Cada pieza debe considerarse simultáneamente. Es como si un sastre confeccionara prendas basándose en medidas precisas; cada puntada debe estar hecha a medida y el ajuste debe ser exacto. Hay que optar por un tipo concreto en función de las circunstancias específicas.

• Compatibilidad de medios (tipo, temperatura, viscosidad): El tipo y la temperatura del líquido, ya sean fluidos corrosivos, agua, gases u otros) junto con el espesor del fluido (viscosidad) influyen en la elección de las juntas y del material del cuerpo de la válvula. El uso de un material inadecuado provoca la corrosión de la válvula, fugas o problemas de seguridad. Por ejemplo, se necesitan materiales especiales para el vapor a alta temperatura. VINCER ofrece unos 50 materiales que pueden satisfacer la mayoría de las necesidades. Para requisitos específicos, se pueden diseñar materiales a medida. Esto garantiza un funcionamiento óptimo de la válvula frente a los fluidos contenidos y prolonga su vida útil.
• Presión, caudal de fluido y tamaño del orificio: La presión del sistema y el caudal de fluido necesario deciden qué principio de funcionamiento de la válvula es mejor (directo, piloto o semidirecto). También deciden el tamaño adecuado de la abertura interna (tamaño del orificio). Una presión insuficiente puede impedir la apertura de una válvula piloto. Demasiada presión puede romper la válvula. El caudal de fluido necesario afecta directamente a la elección del tamaño del orificio.
• Especificaciones eléctricas (tensión, potencia, frecuencia): La bobina magnética requiere una tensión (CA o CC) y una potencia determinadas para funcionar satisfactoriamente. La salida de energía del sistema de control también debe coincidir con los requisitos de la válvula. Una potencia que no se ajuste a los requisitos provoca fallos en la bobina y problemas en la válvula. Estos aspectos, junto con numerosas personalizaciones, son consideraciones que tienen en cuenta los ingenieros de VINCER. Incluso pueden hacer que el diseño de la bobina sea más eficaz para ahorrar en el consumo de energía. Esto contribuye a ahorrar energía para su sistema.
• Tamaño del puerto y tipo de conexión: El tamaño de los puertos de conexión de la válvula y la forma en que se conectan (como rosca, brida, abrazadera) deben ajustarse a su sistema de tuberías.
• Entorno operativo y certificaciones (por ejemplo, clasificación IP, a prueba de explosiones): El lugar en el que vaya a colocar la válvula (por ejemplo, en interiores, exteriores, con polvo o zonas explosivas) influye en su nivel de protección (grado IP) y en la necesidad de que sea a prueba de explosiones. VINCER cuenta con las certificaciones ISO9001, CE, ROHS, SIL, FDA y sus productos cumplen numerosas normas internacionales aceptadas. Su objetivo es obtener la certificación ATEX, lo que significa que sus válvulas pueden funcionar en múltiples industrias y en entornos difíciles.
• Tiempo de respuesta y duración del ciclo: Algunas aplicaciones exigen una apertura o cierre muy rápidos de la válvula (por ejemplo, conmutación rápida o medidas de seguridad). Tales procedimientos requieren comprobar la velocidad de respuesta (tiempo de respuesta). Además, si la válvula se utiliza con frecuencia, debe soportar muchas repeticiones (vida útil del ciclo).

VINCER cuenta con más de diez años de experiencia. Cuentan con un equipo de ingenieros expertos y tienen en cuenta las necesidades de los clientes desde 8 dimensiones: Medio, temperatura, presión, norma de conexión, etc. Esto es más detallado que muchos otros, lo que les permite ofrecer la mejor solución de válvula. Así se evitan los problemas derivados de elecciones erróneas desde el principio, ahorrando a los clientes muchos costes ocultos.

Desafíos comunes y soluciones en aplicaciones de electroválvulas

Incluso cuando se elige la válvula adecuada, pueden surgir problemas al utilizar electroválvulas. Pero la mayoría de los problemas tienen solución.

• Diagnóstico de problemas de la bobina: Uno de los principales problemas es que una bobina falle o se queme. Esto suele ocurrir debido a un suministro de tensión incorrecto, una temporización excesiva de la fuente de alimentación y un calor externo excesivo. Para solucionar este problema, compruebe la fuente de alimentación y mida la resistencia de la bobina.
• Solución de problemas de fugas: Las fugas de determinados fluidos suponen un gran riesgo si no se solucionan. Las fugas que se producen en el exterior pueden deberse a una instalación incorrecta o posterior, al extremo distal de la válvula dañado en cierta medida y a juntas ineficaces. Incluso los materiales no corrosivos e inertes no compatibles con el fluido de la pieza pueden provocar disoluciones perjudiciales. Para reparar las fugas, utilice materiales y juntas resistentes para restablecer el funcionamiento de la válvula.
• Prevención y eliminación de obstrucciones: La suciedad o las partículas presentes en el fluido pueden obstruir el interior de la válvula. Limpie también la válvula con regularidad.
• Localización de averías Funcionamiento lento o errático: Si la válvula es lenta o no funciona suavemente, podría ser baja presión de fluido (para válvulas piloto), cambios de voltaje, piezas que rozan en el interior o una pequeña obstrucción.
• Buenas prácticas de mantenimiento: Para garantizar que las válvulas funcionen durante mucho tiempo, es necesario comprobar, limpiar y sustituir periódicamente las piezas desgastadas, como las juntas. 

VINCER ofrece servicios postventa profesionales que ayudan a los clientes a resolver problemas. Ofrecen consultas telefónicas y en línea. Además, proporcionan piezas de repuesto gratuitas. Las reparaciones y sustituciones se realizan con rapidez y eficacia. Todo ello demuestra el compromiso de VINCER con sus clientes.

Tendencias e innovaciones futuras en la tecnología de las electroválvulas

La tecnología de las electroválvulas también evoluciona. Cada vez es más inteligente, más eficaz y más respetuosa con el medio ambiente. Se prevén futuros avances en:

• Válvula solenoide inteligente con integración IoT: Se trata de instalarlas con capacidades de red y sensores. Permite monitorizarlas a distancia, anticiparse a los problemas, controlarlas a distancia y transformarlas en "puntos inteligentes" para los sistemas.
• Reducción del tamaño y cambio en los materiales aplicados: El desarrollo de nuevos materiales aplicables para soportar condiciones extremas al tiempo que se reduce el peso y el tamaño total de las válvulas.
• Mayor eficiencia energética: Mejora de las válvulas accionadas por serpentín y reducción general del consumo de energía durante las operaciones.

VINCER trabaja actualmente en estas innovaciones. Están aumentando la automatización de sus válvulas añadiendo nuevas funciones para seguir el ritmo de los cambios del sector y las nuevas expectativas de los clientes. Su objetivo es establecerse como una destacada marca mundial de válvulas inteligentes y ofrecer soluciones avanzadas para el control automático del flujo de fluidos.

VINCER proporciona algo más que una válvula; proporciona una asociación con experiencia. Las promesas de VINCER superan las expectativas, ya que ofrecen análisis exhaustivos, estrategias inteligentes, equipos de calidad a precios razonables, y garantizan una asistencia rápida y un apoyo integral después de la venta. Así es como VINCER cumple su promesa de ofrecer un valor inigualable a sus clientes.

Conclusión

Conocer los distintos tipos de electroválvulas es fundamental para el control de fluidos. Estos componentes, que difieren en su principio de funcionamiento, configuración de puertos y estado por defecto, son muy importantes en las aplicaciones de colectores. Es necesario analizar las limitaciones específicas de la aplicación, como el medio, la presión y el entorno, para elegir la mejor válvula. Elegir correctamente garantizará la fiabilidad y eficacia del sistema, así como de su control de fluidos.