El movimiento es una consecuencia natural de nuestro universo que se expande de forma misteriosa. Nuestro mundo se mantiene en movimiento perpetuo debido al efecto de la gravedad. Dentro del mundo observamos que el movimiento está presente en todo, desde las placas tectónicas, las corrientes marinas, las grandes masas de aire en la atmosfera, los glaciares, los ríos, nuestro corazón, etc. El hombre desde sus orígenes ha observado con admiración las transiciones que generan movimiento. Esas observaciones crearon el deseo de controlar el movimiento aprovechando sus efectos para obtener beneficios de ello. El proceso evolucionó generando lo que llamamos tecnología. Se crearon mecanismos que regulan el movimiento para lograr un fin deseado. Uno de esos es un dispositivo tecnológico bastante simple, ampliamente utilizado y pocas veces analizado con detenimiento. Me refiero a la válvula solenoide. Esta tuvo su origen al final de la primera década del siglo 20. Fue inventada por la empresa ASCO y es un componente fundamental para el control de procesos.
De la misma forma que es improbable que un sistema electrónico no contenga transistores, es improbable que un proceso industrial no tenga válvulas solenoide. Su uso es tan común que pasa inadvertido. ¿Qué es una válvula solenoide? Es un dispositivo que permite o interrumpe el paso de un fluido a través de un orificio. Ese fluido puede ser neumático o hidráulico. En este articulo vamos a concentrarnos en los dispositivos neumáticos activados eléctricamente. La válvula solenoide es un dispositivo electromecánico implicando que opera con energía eléctrica y genera una acción mecánica. Veamos una de las aplicaciones más comunes.
Operación de una válvula automática por un sistema de control
La función de una válvula de control automático es abrir y cerrar según lo requiera un proceso. En muchas ocasiones sin la intervención directa de un ser humano. El esfuerzo torsional para operar la válvula es provisto por un actuador que utiliza presión neumática como fuente de energía. El actuador normalmente produce un giro de 90 grados que es transmitido a través de un acoplador o ligadura mecánica con la válvula. Por lo general la acción se inicia desde un sistema de control que energiza o des energiza la bobina magnética de la válvula solenoide. La fuente de energía puede ser de corriente directa o corriente alterna en una amplia gama de alternativas incluyendo 24, 120, 240, 480, VAC @ 60 Hz; 110, 220 VAC @ 50 Hz; 6, 12, 24, 120, 240 VDC.
Los procesos se diseñan de manera que sean seguros. Expertos de proceso determinan la acción segura de una válvula especificando si esta debe cerrar o abrir cuando pierde su fuente de energía. La válvula que cierra ante la falla de su fuente de energía se le conoce como válvula con resorte cierra y viceversa. Esa característica es dependiente del tipo de solenoide que se utiliza. Por lo general, si la válvula es resorte cierra, el solenoide también lo será. La acción de la válvula no obstante también depende de la instalación física y no solo de la válvula solenoide.
La Figura 1A muestra el efecto dentro del actuador cuando se activa la válvula solenoide. En este caso se utiliza una válvula solenoide de tres puertos y dos posiciones. Si el solenoide está activado eléctricamente presuriza el interior del actuador generando presión contra los resortes. Según el diagrama el eje del actuador gira contra las manecillas del reloj visto desde arriba. Si la fuente de energía eléctrica es desactivada o deja de estar disponible debido a una falla, ocurre lo que se muestra en la Figura 1B. Se remueve la presión del interior del actuador, los resortes retornan a su posición elongada y el eje del actuador gira en sentido opuesto regresando la válvula a su posición de falla segura. El aire es removido a través de la válvula solenoide.
Las Figuras 2A y 2B muestran una válvula que opera con presión de aire para abrir y presión de aire para cerrar. Esa configuración mantiene la posición de la válvula si ocurre una falla de la energía eléctrica o la presión de aire. El modo de falla mencionado es bastante común en muchos procesos industriales. En este se utiliza un solenoide de cuatro puertos y dos posiciones. El interior del actuador se presuriza y al mismo tiempo se libera la presión en la otra cámara interna. La válvula solenoide es la que permite esa transición. El estado de operación de la válvula se revierte desactivando la bobina magnética. Esa acción remueve la presión de una sección mientras presuriza la otra. Puede observarse que, si se pierde cualquiera de las fuentes de energía, eléctrica o neumática, la válvula permanecerá en la misma posición. Este principio es idéntico al utilizado para operar pistones neumáticos. La operación de aquellos también utiliza una válvula solenoide de cuatro vías y dos posiciones.
Existen muchos otros tipos de válvulas solenoides y las aplicaciones de esos dispositivos son incontables. La próxima vez que observe una válvula solenoide trate de identificar la función que ejerce en el sistema con la certeza que es un componente fundamental y necesario en los procesos de automatización.
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