¿Qué es una electroválvula? Principio de funcionamiento y control de fluidos de 2 y 3 vías
Una electroválvula utiliza la fuerza electromagnética para desplazar un elemento de sellado y abrir, cerrar o conmutar un paso de fluido. Al cambiar la alimentación de la bobina, el controlador acciona el mecanismo y modifica la conexión del circuito. La diferencia de presión que mueve el líquido suele proceder de una bomba, un recipiente presurizado o una diferencia de nivel.
En equipos de dosificación automática, una electroválvula de 2 vías abre o cierra un ramal; una de 3 vías conmuta un puerto común entre dos ramales. Para entender su función hay que considerar conjuntamente el estado eléctrico, las conexiones y el sentido del flujo.
01¿Qué sucede dentro de la válvula al energizarla?
La bobina energizada genera un campo magnético que mueve un mecanismo, como una armadura, y modifica el contacto entre el sello y el asiento. El retorno al desenergizar depende de la construcción. No todas las electroválvulas emplean un émbolo lineal: la 6010 controla el circuito mediante un mecanismo basculante y un diafragma.
- ControladorEmite la orden de activación/desactivación
- BobinaAplica o retira la fuerza magnética
- Mecanismo de la válvulaCambia la posición de sellado
- Circuito de fluidoAbre, cierra o conmuta
Por tanto, oír un clic solo indica que el mecanismo puede haberse movido; no demuestra que haya pasado líquido. Durante la puesta en marcha, compruebe también la orientación de las conexiones, la presión, las burbujas, las obstrucciones y la salida efectiva de líquido.
02¿En qué se diferencian las versiones normalmente abierta, normalmente cerrada y de 3 vías?
| Configuración | Estado desenergizado | Estado energizado | Función en el circuito |
|---|---|---|---|
| 2 vías normalmente cerrada (NC) | Paso entre ambos puertos cerrado | Paso entre ambos puertos abierto | Permite el flujo por el ramal al energizar |
| 2 vías normalmente abierta (NO) | Paso entre ambos puertos abierto | Paso entre ambos puertos cerrado | Interrumpe el flujo por el ramal al energizar |
| 6010 de 3 vías | COM conectado a NO | COM conectado a NC | Conmuta el puerto común entre dos ramales |
Una válvula normalmente cerrada puede utilizarse en un ramal que deba cerrarse al perder alimentación; una normalmente abierta, en uno que deba mantener el paso. Sin embargo, el estado seguro del equipo sin alimentación también depende de otras válvulas, elementos antirretorno, presión residual y diferencias de nivel. No se determina únicamente por el nombre de una válvula.
Una válvula de 3 vías no es una unión en T que mantiene los tres puertos comunicados. En la conmutación descrita, cuando COM conecta con un lado, el otro queda cerrado. Confirme la numeración y los sentidos de flujo permitidos para el producto concreto.
03Ejemplo: conmutar una misma bomba entre reactivo y líquido de lavado
En la configuración 6010 de 3 vías, el puerto 1 es NC, el 2 es COM y el 3 es NO. Conecte el frasco de reactivo al puerto 1, el de lavado al 3 y el puerto 2 a la entrada de la bomba; conecte su salida a la aguja dosificadora. Así, el estado desenergizado selecciona el lavado y el energizado selecciona el reactivo.
Paso 1: seleccionar el reactivo y dosificar
El controlador energiza la válvula. Tras confirmar la conexión 2—1, se pone en marcha la bomba para aspirar líquido. Antes de la primera dosificación, evacúe el aire y el líquido desplazado hacia residuos; después lleve la aguja al recipiente de destino y realice la dosificación medida.
- Frasco de reactivoConectado al puerto 1, NC
- Válvula de 3 víasEnergizada: 1—2 conectados
- BombaAspira desde el puerto 2
- Aguja dosificadoraDosifica en el recipiente de destino
Paso 2: seleccionar el lavado y enjuagar el recorrido común
Al terminar la dosificación, finalice primero la acción de la bomba y deje el circuito en condiciones que permitan conmutar. Lleve la aguja a residuos y desenergice la válvula. Cuando se conectan 2—3, la bomba aspira líquido de lavado y enjuaga el recorrido común de bomba y aguja. Antes de la siguiente dosificación de reactivo, programe el desplazamiento del lavado con reactivo para evitar diluir la primera alícuota.
- Líquido de lavadoConectado al puerto 3, NO
- Válvula de 3 víasDesenergizada: 3—2 conectados
- Bomba y aguja dosificadoraEnjuagan el recorrido común
- Recipiente de residuosRecoge el líquido de lavado
04¿Por qué 1 segundo de energización no siempre proporciona el mismo volumen?
Si una diferencia de presión impulsa el flujo aguas abajo, el volumen puede estimarse multiplicando el caudal por el tiempo de apertura, siempre que el caudal sea estable y los transitorios de apertura y cierre sean despreciables. El caudal real varía con el nivel, la presión de suministro, la contrapresión de salida, la viscosidad y la resistencia de las tuberías; la conmutación también introduce transitorios.
Por ejemplo, aunque el programa mantenga el mismo tiempo de apertura, el volumen puede cambiar al bajar el nivel del depósito. Los pulsos breves también dependen de la respuesta del accionamiento, la deformación de los tubos y las gotas residuales. Para dosificar pequeños volúmenes de forma estable, elija un método adecuado y mida el volumen medio y la repetibilidad con el líquido real.
Si el sistema ya utiliza una bomba de jeringa u otro mecanismo de dosificación, normalmente la bomba ejecuta el volumen objetivo y la electroválvula establece el paso en el momento correcto. El programa debe impedir que la bomba siga actuando contra un circuito cerrado y evitar la conexión de un ramal incorrecto.
05¿Cómo interpretar la presión, el tiempo de respuesta y el consumo al integrar la válvula?
| Parámetro | Condiciones del producto | Qué comprobar en el equipo |
|---|---|---|
| Presión de trabajo | De −75 kPa a 0,25 MPa | Que la presión de aspiración, la contrapresión de salida y los transitorios estén dentro del rango permitido |
| Alimentación | 12 V o 24 V CC; desviación permitida respecto a la tensión nominal: ±10% | Elegir la tensión nominal correcta y comprobar la tensión real en la válvula y la polaridad |
| Tiempo de respuesta | ≤15 ms sin carga en la configuración estándar | No equivale al tiempo de estabilización del caudal de salida; comprobar temperatura, medio y diferencia de presión |
| Consumo | Configuración estándar: 2,5 W; con circuito de ahorro: 2,5 W al arranque y 1 W de mantenimiento | Compatibilidad del accionamiento de arranque y mantenimiento, y disipación térmica durante la energización continua |
Las condiciones indicadas para medir la respuesta incluyen líquido y ambiente a 25°C, tensión nominal, presión máxima de trabajo con aire y presurización del puerto común. La respuesta sin carga no sustituye la medición del comportamiento del líquido con las tuberías instaladas. Compruebe también el material del sello, la temperatura y el accionamiento. La presión de prueba tampoco equivale a la presión de trabajo continuo permitida.
Los materiales mojados deben ser compatibles con el reactivo y el líquido de lavado, considerando concentración, temperatura y tiempo de contacto. Con conexiones para montaje en base, roscadas o de espiga, revise además el sellado de montaje, los esfuerzos de los tubos y el espacio de mantenimiento. Una conexión adecuada no garantiza por sí sola la compatibilidad química.
06Productos relacionados y pasos de validación
- Dibuje los circuitos energizado y desenergizado, y compruebe la correspondencia de COM, NC y NO con los puertos reales.
- Utilice el circuito de accionamiento, los líquidos y las presiones reales. Observe la respuesta, las fugas externas e internas y las gotas residuales de salida.
- Valide la primera dosis, las dosis consecutivas y la primera tras el lavado durante el ciclo del equipo. Registre por separado la desviación media y la repetibilidad.
- Revise la lógica ante pérdida de alimentación, reinicio, válvula atascada y bomba que no se haya detenido. Confirme el destino del líquido.
07Preguntas frecuentes
¿Puede utilizarse una electroválvula como bomba?
La electroválvula modifica principalmente las conexiones y no proporciona bombeo continuo. Sigue siendo necesaria una bomba, un recipiente presurizado o una diferencia de nivel para generar la diferencia de presión.
¿Puede una válvula de 3 vías mezclar dos reactivos simultáneamente?
La configuración 6010 descrita selecciona entre COM–NC y COM–NO; no es una válvula mezcladora que abra ambas entradas a la vez. La mezcla también exige controlar el volumen de cada líquido, el orden de adición y el espacio de mezcla.
¿Una actuación más rápida mejora la exactitud de la dosificación?
La respuesta es solo uno de los factores. La exactitud también depende del método de dosificación, las variaciones del caudal, las burbujas, la elasticidad de los tubos y las gotas residuales. Mida con el volumen objetivo y el circuito real; el tiempo de respuesta por sí solo no determina el error de volumen.