Válvula neumática vs. válvula solenoide: ¿Cuáles son las diferencias?

Para controlar fluidos, existen dos tipos de válvulas de control: la neumática y la solenoide. Si bien sus funciones son bastante similares (abrir, cerrar y controlar el flujo de fluido), sus métodos difieren considerablemente según sus capacidades y las condiciones ambientales ideales. Al elegir entre estas dos opciones disponibles para instalaciones, los ingenieros y especialistas en compras pueden tener dificultades para elegir la correcta. Por eso, hemos creado una guía detallada sobre las diferencias técnicas entre las válvulas neumáticas y las solenoides para ayudarle a elegir la más adecuada para su sector.

1. ¿Qué es una válvula neumática?

Al igual que cualquier otra válvula, una válvula neumática también controla el flujo de fluido. La principal diferencia entre una válvula manual y una neumática reside en cómo se aplica el par. Una válvula manual utiliza motores y engranajes, o a veces el par se aplica manualmente para abrir la válvula o dirigir el flujo, mientras que una válvula neumática utiliza aire comprimido o gas para proporcionar la fuerza necesaria para abrir o cerrar la válvula, basándose en la diferencia de presión.

La válvula neumática consta de tres partes principales: actuador, pistón y carrete. Para mover la válvula o dirigir el flujo, se envía una señal a través del aire piloto al actuador de la válvula, que suele ser un pistón o un diafragma. Esto hace que el aire fluya hacia la cámara, que suele ser un pistón o un diafragma, forzando el movimiento del pistón al superar las fuerzas internas de fricción o resorte que impulsan el vástago conectado a un carrete o un asiento. Este movimiento permite abrir, cerrar y cambiar la dirección del fluido.

Estas válvulas se utilizan en industrias donde la presión del fluido es extremadamente alta, y cerrarlas manualmente o con un motor resulta prácticamente imposible. Dado que las válvulas neumáticas funcionan con presión de aire, pueden generar una fuerza enorme, lo que las hace ideales para industrias donde se requiere alta presión de fluido para sellar o abrir la válvula.

2. Tipos de válvulas neumáticas

Existen diversos tipos de válvulas neumáticas disponibles en el mercado, según su función y construcción especializadas que definen su uso. A continuación, enumeramos algunos tipos de válvulas neumáticas que pueden ayudarle a comprender las ventajas de cada una:

• Válvulas de control direccional: Son los tipos más comunes de válvulas neumáticas. Su función principal es dirigir el flujo de aire hacia diferentes vías. Según sus aplicaciones, se clasifican a menudo según el número de puertos y las posiciones de conmutación, por ejemplo, válvulas de 5/2 vías y 3/2 vías.

• Válvulas antirretorno (válvulas de retención): permiten que el aire comprimido fluya en una sola dirección, evitando el reflujo, que podría dañar el compresor u otros componentes.

• Válvulas de control de flujo: regulan el volumen de aire que pasa a través de ellas, controlando eficazmente la velocidad del actuador o cilindro neumático.

• Válvulas de alivio de presión: esenciales para la seguridad, estas válvulas extraen el aire si la presión del sistema excede un límite de seguridad establecido.

• Válvulas de lanzadera: permiten el flujo desde una de dos fuentes a una salida, realizando esencialmente una función lógica "OR" en circuitos neumáticos.

3. ¿Qué es una válvula solenoide?

Una válvula solenoide es una válvula que se basa exclusivamente en las leyes del electromagnetismo. Su principio básico de funcionamiento reside en el paso de corriente eléctrica a través de un solenoide enrollado alrededor del émbolo.

El mecanismo de funcionamiento consiste en la creación de un electroimán. Al pasar la corriente a través del núcleo ferromagnético o émbolo, se crea un campo magnético a su alrededor. Esto hace que el metal electromagnético tire del émbolo hacia arriba, superando la resistencia del resorte, lo que provoca la apertura instantánea de la válvula. Al cortarse la corriente, el campo magnético desaparece y el resorte interno presiona el émbolo hacia abajo, cerrando la válvula.

Las válvulas solenoides suelen ser el núcleo de la automatización en la industria. Reciben señales del PLC o una computadora, que decide si el tanque está vacío o lleno, y la válvula solenoide convierte esas señales eléctricas en señales físicas, abriendo o cerrando la válvula. Son ideales en áreas donde la velocidad y la precisión son una prioridad absoluta.

4. Tipos de válvula solenoide

Normalmente, las válvulas solenoides se clasifican en dos categorías principales según cómo manejan la presión.

• Válvulas solenoides de acción directa: En este tipo, el imán realiza todo el trabajo. La fuerza magnética generada por el solenoide tira del émbolo para abrir la válvula. Esta característica permite que la válvula solenoide funcione independientemente de la presión del fluido, lo que la hace ideal para aplicaciones de bajo caudal y baja presión, o en condiciones de vacío. Sin embargo, si la presión del agua es extremadamente alta, los imanes podrían no ser lo suficientemente potentes para levantar el émbolo.

• Válvulas solenoides de accionamiento piloto (indirectas): Este tipo de válvulas solenoides son ideales cuando los imanes son débiles y se desea abrir la válvula. Funcionan mediante un solenoide que crea un pequeño puerto piloto o una fuga, que utiliza la presión del agua para abrir la válvula. Estas válvulas solenoides de accionamiento piloto son ideales en aplicaciones con alta presión de fluido. Sin embargo, si la presión es baja, es posible que no funcionen.

• 2 vías vs. 3 vías vs. 4 vías: Al igual que una válvula neumática, los solenoides también se pueden clasificar por puertos. Una simple válvula solenoide de 2 vías realiza las operaciones de apertura y cierre de la válvula. Una válvula de 3 vías y una de 4 vías se pueden utilizar para controlar cilindros o actuadores.

5. Válvula solenoide vs. válvula neumática: ¿cuál es mejor?

Cuando se trata de elegir un ganador entre los dos tipos de válvulas, ya sea una válvula neumática o una válvula solenoide, la diferencia radica en gran medida en cuáles son los requisitos y aplicaciones específicos en la industria, que incluyen seguridad, disponibilidad de energía y requisitos de fuerza.

Ventajas de la válvula neumática

• Seguridad en entornos peligrosos: Al funcionar con aire, no existe riesgo de chispas eléctricas en la válvula. Esto las convierte en la opción estándar para las industrias de petróleo y gas, minería y química (zonas ATEX).

• Capacidades de alta fuerza: Los actuadores neumáticos pueden generar significativamente más torque/fuerza que los solenoides estándar, lo que les permite controlar tuberías muy grandes y líneas de alta presión.

• Durabilidad: Los componentes neumáticos son robustos. Toleran temperaturas más altas y entornos más sucios que las delicadas bobinas electrónicas.

• Rentable a gran escala: si una instalación ya cuenta con un sistema de aire comprimido central, agregar válvulas neumáticas suele ser más económico que cablear líneas eléctricas individuales para actuadores eléctricos.

Ventajas de la válvula solenoide

• Velocidad y precisión: Las válvulas solenoides tienen tiempos de respuesta increíblemente rápidos, a menudo medidos en milisegundos. Esto es crucial para aplicaciones como máquinas clasificadoras o sistemas de dosificación.

• Facilidad de control: Se conectan directamente con controladores electrónicos como PLC y dispositivos IoT. No es necesario convertir previamente una señal eléctrica en una señal de aire.

• Diseño compacto: Los solenoides son generalmente más pequeños y livianos que una configuración de actuador neumático, que requiere la válvula más un actuador.

• Eficiencia energética (en el punto de uso): si bien mantener un solenoide abierto consume energía, no requiere el funcionamiento constante de un compresor de aire, que es notoriamente ineficiente en términos de conversión de energía.

6. Integración de ambas válvulas en sistemas neumáticos de piloto-solenoide

En el caso de procesos industriales complejos, en particular aquellos con altos caudales, como centrales eléctricas, refinerías de petróleo e instalaciones de tratamiento de aguas residuales, se necesitan sistemas neumáticos con solenoide-piloto. La cuestión en estas aplicaciones no es qué válvula es mejor, sino cómo pueden funcionar juntas.

La mayoría de los solenoides industriales funcionan a alta velocidad para el control de encendido y apagado. Sin embargo, carecen de la fuerza necesaria para mover válvulas industriales pesadas. Por lo tanto, utilizan una pequeña corriente de aire que activa la válvula neumática. Mientras que un solenoide estándar está completamente abierto o cerrado, una válvula neumática combinada con un posicionador puede flotar a una apertura del 25 %, 50 % o 75 % con una graduación suave y precisa.

Los ingenieros combinan el uso de ambas válvulas para lograr una respuesta electrónica instantánea del solenoide para proporcionar una fuerza mecánica moduladora masiva para un actuador neumático.

8. Conclusión

A la hora de elegir entre una válvula neumática o una válvula solenoide, no siempre se trata de qué tecnología es mejor, sino de cuál se adapta mejor a los requisitos de su industria.

• Elija una válvula solenoide si desea velocidad, precisión, integración eléctrica directa, tamaño compacto y su aplicación implica trabajar con tamaños de tubería más pequeños y en condiciones estándar.

• Las válvulas neumáticas pueden ser las más adecuadas para aplicaciones que implican requisitos de gran fuerza, operaciones que incluyen condiciones peligrosas o explosivas y requieren controlar el flujo de fluidos en grandes tuberías industriales.

Comprender claramente las diferencias entre ambos tipos de válvulas es fundamental para seleccionar la opción más adecuada para su aplicación industrial. Esto garantiza que su sistema de automatización funcione de forma segura, eficiente y rentable.

Una vez que haya decidido entre la válvula neumática y la electroválvula, el último paso consiste en elegir un socio o proveedor que comprenda sus aplicaciones industriales. Le recomendamos Titan Automation . Ofrecen una gama premium de válvulas de control direccional y automatización que se adaptan perfectamente a sus necesidades industriales específicas, garantizando así la válvula adecuada para cada desafío.

9. Preguntas frecuentes

P1. ¿Son las válvulas solenoides más caras que las válvulas neumáticas?

Generalmente depende del tamaño y la aplicación de la industria. Generalmente, para tamaños pequeños de menos de 1 pulgada, las válvulas solenoides son más económicas y fáciles de instalar, ya que no requieren un sistema de compresor de aire. Sin embargo, para válvulas industriales grandes de 4 pulgadas o más, las válvulas solenoides son comparativamente caras y pesadas. En estas aplicaciones, una configuración de válvula neumática se considera una opción más rentable.

P2. ¿Qué tan rápido responden las válvulas solenoides en comparación con las válvulas neumáticas?

La apertura y el cierre de una válvula solenoide son casi instantáneos, y suelen tardar entre 5 y 50 milisegundos. Una válvula neumática también se considera rápida, ya que tarda entre 100 milisegundos y varios segundos, dependiendo de la longitud del tubo de aire y del volumen del actuador.

P3. ¿Se pueden utilizar las válvulas solenoides con cualquier tipo de fluido?

No necesariamente. El fluido debe ser compatible con el material de la válvula solenoide, que suele ser latón o acero inoxidable, y con los materiales de sellado, que suelen ser NBR, Viton y PTFE. Además, las válvulas solenoides típicas no son adecuadas para manejar fluidos sucios o lodos, ya que algunas partículas pueden quedar atrapadas en la zona del émbolo magnético. No se recomienda su uso en condiciones peligrosas o explosivas. En estas aplicaciones, las válvulas neumáticas suelen considerarse mejores y más flexibles para el flujo de fluidos tan exigentes.

P4. ¿Cuánto dura la vida útil de una válvula neumática?

La vida útil se mide típicamente en ciclos. Normalmente, una válvula neumática de alta calidad puede durar entre 10 y 50 millones de ciclos, dependiendo del tipo de aplicación y del fluido que transporta. La vida útil de una válvula neumática supera a la de una electroválvula debido a que sus bobinas se queman con el tiempo.