Electrovalvula accionada por solenoide: del magnetismo a la automatización

Una electrovalvula (o solenoide-valve) es una válvula cuyo elemento de mando es un solenoid: una bobina de alambre enrollada sobre un núcleo de material ferromagnético. Cuando la bobina es alimentada, la corriente circula a través de ella y, según la Ley de Ampere, se genera un campo magnético capaz de atraer a un émbolo (armadura) que abre o cierra el paso del fluido (líquido o gas).

Gráfico de barras del consumo de potencia vs tensión de bobina (24 V DC ≈ 5 W; 110 V AC ≈ 4 W; 220 V AC ≈ 4 W). El consumo no crece con la tensión porque la bobina se diseña para que P = V^{2}/R se mantenga casi constante.

1. Se aplica tensión a la bobina: circula la corriente I.
2. La bobina genera campo magnético. En el núcleo: B = \mu_{0}\, n\, I, donde n es el número de espiras por metro y \mu_{0} la permeabilidad magnética del vacío.
3. El campo atrae el émbolo, que vence la fuerza del resorte y desplaza el sello sobre el asiento: la válvula abre.
4. Al cortar la corriente, el campo desaparece y el resorte devuelve el émbolo: la válvula cierra.

• Directa (accionada directamente): el solenoide mueve el sello; responde rápido, para caudales pequeños.
• Pilotada (indirecta): el solenoide abre una piloto y es la presión del fluido la que mueve el diafragma; ahorra energía para caudales grandes.
• Normalmente cerrada (NC) y normalmente abierta (NO).
• Aplicaciones: riego agrícola, lavadoras y lavavajillas, aire comprimido, aire acondicionado, frenos ABS, dispensadores y procesos industriales.

Corte de la electrovalvula: bobina, émbolo/armadura, resorte, asiento y cuerpo con entradas y salida del fluido.

Detalle del solenoide: bobina de cobre, núcleo ferromagnético, aire entre núcleo y émbolo, y el émbolo de acero con sello elastomérico.

• 1820: Hans Christian Ørsted descubre el efecto magnético de la corriente eléctrica.
• 1820: Ampere acuña el término solenoid y formula la Ley de Ampere.
• 1831: Faraday descubre la inducción electromagnética (base de los solenoides en corriente alterna).
• 1880-1900: se construyen electroimanes industriales y primeros actuadores eléctricos.
• 1930-1950: nacen las electroválvulas para automatización y control de fluidos.
• 1970-2000: electrónica de potencia y control por PLC; válvulas piloto de bajo consumo.
• Hoy: solenoides de alto rendimiento, válvulas con sensores de posición y control por internet de las cosas (IoT).

• Fuente: https://n9.cl/qw3zd
• Créditos: infografía elaborada por el/la estudiante de Física, 1.er año de BGU, basada en el modelo del libro.

mindmap
  root((Electrovalvula accionada por solenoide))
    Solenoide
      Bobina de alambre
      Nucleo ferromagnetico
      Campo B = mu0 n I
      Armadura o embolo
    Valvula
      Cuerpo y entradas
      Asiento y sello
      Resorte de cierre
      Diafragma
    Tipos
      Directa
      Pilotada o indirecta
      Normalmente cerrada
      Normalmente abierta
    Operacion
      Energizar abre
      Desenergizar cierra
      Tiempo de conmutacion
    Aplicaciones
      Riego agricola
      Lavado industrial
      Aire comprimido
      Frenos ABS
      Procesos automatizados

timeline
  title Linea de tiempo del solenoide y las electrovalves
  1820 : Ørsted descubre el efecto magnetico de la corriente : Ampere acuña el termino solenoide
  1831 : Faraday descubre la induccion electromagnetica
  1900 : Electroimanes industriales y primeros actuadores electricos
  1940 : Electrovalves para automatizacion de fluidos
  1980 : Electronica de potencia y control con PLC
  2020 : Valvulas inteligentes y control por IoT

flowchart TD
  T["Tension aplicada a la bobina"] --> I["Circula la corriente I"]
  I --> B["Se genera el campo magnetico B = mu0 n I"]
  B --> F["La fuerza atrae la armadura"]
  F --> O["El embolo vence el resorte y abre"]
  O --> Q["Fluido en movimiento"]
  Q --> C["Se corta la corriente"]
  C --> S["El resorte recupera el asiento"]
  S --> Z["Valvula cerrada"]