Válvulas Solenoides y variadores de velocidad… otros elementos finales de control

Adicionalmente a las válvulas de control descritas anteriormente, vamos a referirnos a algunos otros dispositivos que comandados por el controlador, sirven para finalmente regular un proceso según los valores deseados. Entre éstos mencionaremos brevemente las válvulas solenoide y los variadores de velocidad de motores. Comencemos…LAS VÁLVULAS SOLENOIDE

Las válvulas solenoide son a menudo usadas en una variedad de aplicaciones on-off o de interrupción con válvulas de control. Adicionalmente a las posibles aplicaciones de control, pueden utilizarse en acciones de seguridad o para interconectar una línea de instrumentos con otra. Debido a que nos interesa aquí su función en control automático de fluidos, solamente nos vamos a referir a este aspecto en particular.

Si bien es cierto que la aplicación más común está referida a control on-off, es importante señalar que en un sistema regulatorio, éstas válvulas se pueden utilizar en un control PID siempre y cuando las salidas del controlador fuesen discretas (del tipo PWM) y el proceso lo permita (características del fluido, rango de flujo, tamaño de tubería, etc.). Típicamente estas válvulas están disponibles para tuberías entrel/4 de pulgada y 2 pulgadas de diámetro, sin embargo las hay más grandes.

Estas válvulas son unidades de control que cuando están eléctricamente energizadas o des-energizadas, permiten o no el paso de fluido. Esto depende si son normalmente abiertas o normalmente cerradas. El actuador toma la forma de un electroimán. Cuando éste se energíza, aparece un campo magnético que atrae un vastago o armadura en contra de la acción de un resorte. Cuando se des-energiza, aquél elemento regresa a su posición original o de reposo por acción del resorte.

De acuerdo al modo de actuación se hace una distinción entre válvulas accionadas directamente, válvulas pilotadas internamente o pilotadas externamente. Otra característica diferenciadora es el número de puertos ó el número de vías.

En una válvula solenoide es accionada directamente, el sello del asiento está adosado al núcleo del solenoide. En la condición de des-energizada, se cierra un orificio del asiento, el cual se abre cuando la válvula es energizada. Se pueden encontrar para este tipo válvulas de dos vías y de tres vías. Las primeras tienen un puerto de entrada y otro de salida y las segundas tienen en condiciones de reposo una entrada y dos salidas, una de ellas abierta y la otra cerrada, situación que se invierte al ser energizada.

1. Cuerpo de la Válvula, 4. Cabeza Solenoide   7. Piston
2. Entrada , 5. Bobina , 8. Resorte
3. Salida , 6. Cables de señal, 9. Orificio

Figura 17 Vista de corte y partes de una válvula solenoide

Las válvulas pilotadas internamente son empleadas para manejar presiones más altas que las que pueden manejar las válvulas anteriormente descritas. En este caso las válvulas están dotadas internamente de una válvula de 2 vías o de 3 vías. En aplicaciones particulares tales como en neumática o hidráulica, especialmente para el manejo de cilindros con doble actuación, se pueden utilizar válvulas de 4 vías. En las válvulas externamente pilotadas se usa un medio independiente para accionarlas.

Algunos de los aspectos a considerar en la selección de una válvula solenoide son el rango presiones en PSI con las; que pueden trabajar; el flujo que va a circular por ellas, el cual depende dé ¡a naturaleza del diseño y el tipo de fluido; el tipo de bobina que se va a utilizar (pueden ser de ac o de) y su tamaño y el tiempo de respuesta de las mismas, el cual es definido como el tiempo entre la aplicación de una señal de control y la finalización de la operación mecánica respectiva de cierre o apertura, según sea el caso.

En este último aspecto, los pequeños volúmenes y las fuerzas magnéticas involucradas relativamente altas, permiten tiempos de respuesta rápidos. Para aplicaciones especíales se pueden encontrar válvulas con varios tiempos de respuesta.

VARIADORES DE VELOCIDAD

El variador de velocidad es uno de los elementos más importantes tanto para el control de velocidad de motores eléctricos como para el control de posición (servo-variadores). El desarrollo de la Electrónica de Potencia, ha permitido fabricar equipos variadores que controlan prácticamente todos los parámetros importantes del motor, permitiendo su uso en todo tipo de aplicaciones. Desde el punto de vista de tecnología hablamos hoy en día de dispositivos basados en microcontroladores. Si nos referimos ai tipo de motores que pueden controlar, los variadores se subdividen en general en aquellos que manejan motores DC y los que se aplican a motores AC.

Todos los aspectos relacionados a estos equipos, así como sus aplicaciones, los tratamos en otro curso el cual puedes ver inmediatamente en:

https://instrumentacionycontrol.net/es/curso-variadores-de-velocidad.html