Solenoides (página 2)

Partes: 1, 2

Para determinar sus requisitos de fuerza o par,
debe tomar en cuenta lo siguiente:

La carga real que está moviendo
Fuerza o par de resorte de retorno
Cargas por fricción
Aumento de temperatura
Ciclo de servicio
Orientación del solenoide respecto a la
gravedad (el peso del émbolo se suma o resta
dependiendo de cómo esté montado el
solenoide.

En los solenoides lineales, se puede modificar la fuerza
debido a la forma del émbolo usado. Se usa un
émbolo de cara cónica para aplicaciones de carrera
media a larga. El entrehierro efectivo cambia para convertirse
una fracción de la carrera real. Los émbolos de
cara plana émbolo se usan para aplicaciones de carrera
corta. Los émbolos de cara cónica escalonada pueden
proporcionar varias carreras (media a larga) dependiendo del
ángulo del escalón. Presentan ventajas para los
requisitos de alta fuerza de retención.

Par

Se aplica a los productos
giratorios. El par de arranque típicamente es más
importante que el de terminación. Se sugiere un factor de
seguridad de 1.5.
Por ejemplo, una aplicación que requiera 3 libras de par
deberá emplear un solenoide que proporcione al menos 4.5
libras de par. El par producido por los solenoides giratorios
Ledex"¢ es inversamente proporcional a la longitud total de
la carrera. Cuanto más larga sea la carrera, más
baja será la salida de par. Cuanto más corta sea la
carrera, más alta será la salida de par.

Tensión

La fuente de tensión determina el devanado de
bobina a usar en el solenoide adecuado. Las clasificaciones
comunes de fuente de alimentación de
CD son
6,12,24,36 y 48 VCD. Solenoides de CA vs. CD – Los
solenoides de CA se usan más frecuentemente en
electrodomésticos. En general los solenoides de CA se
especificaban cuando había un alto costo en la
rectificación a CD. Los solenoides de CA
típicamente requieren el doble de la energía de
irrupción de un solenoide de CD equivalente. En
consecuencia, para las aplicaciones de hoy en día se
eligen más solenoides de CD.

Corriente/Energía

La fuerza producida por un solenoide de CD es
proporcional al cuadrado del número de vueltas (N) en el
devanado de bobina multiplicado por la corriente (I). Esto
determina los amperes-vueltas o NI. Los requisitos de bobina del
solenoide deben ser iguales a la fuente de
alimentación.

Ciclo de
servicio

El ciclo de servicio de su
aplicación es la relación del "tiempo
encendido" dividido entre el tiempo total para un ciclo completo
(encendido + apagado). El ciclo de servicio normalmente se
expresa como un porcentaje o una fracción (50%, 100%). Una
representación más simplista del ciclo de servicio
es llamar a todos los solenoides con servicio menor a < 100%
"intermitentes" y a los de servicio al 100% solenoides
"continuos". Todos los solenoides de servicio intermitentes
(menos de 100% de ciclo de servicio) también deben tener
un "tiempo de encendido" máximo permitido para evitar el
sobrecalentamiento que puede ocasionar una bobina quemada. El
"tiempo de encendido" no debe exceder los límites de
disipación de energía de la bobina. La
disipación térmica adecuada y/o el enfriamiento
adicional mejora la disipación de calor que permite un
rango de ciclo de servicio más amplio. Se debe prestar
atención a los datos de "tiempo encendido" máximos
proporcionados junto con el cálculo de ciclo de servicio
para evitar daño a los solenoides. Por ejemplo, aunque una
aplicación con un tiempo de ciclo de una hora y un tiempo
apagado de 3 horas puede calcularse como un ciclo de servicio de
25%, en la práctica esto no es realista. Una
aplicación de solenoide más realista podría
ser un tiempo encendido de un segundo y un tiempo de apagado de 3
segundos para el mismo ciclo de servicio de 25%.

Monografias.com

Temperatura

Se debe considerar tanto la temperatura
ambiente del
ambiente del solenoide como el auto calentamiento del solenoide
en funcionamiento. La resistencia de la
bobina varía con la temperatura que afecta la salida de
fuerza. La temperatura de auto calentamiento está dictada
por el ciclo de servicio. Cada aumento de 1° por encima de
20° C es igual a un aumento de 0.39% de la resistencia
nominal; lo que reduce la salida de fuerza o par. Hay varias
maneras de compensar las restricciones de temperatura:

Especificar una bobina clase C
Especificar una bobina sobre moldeada
Usar un solenoide giratorio modelo E vs. el modelo
S
Actuar a un nivel de potencia y cortar a un nivel de
potencia reducido para retención (recoger y
sostener)
Usar un solenoide de enganche
Usar un solenoide con varios devanados
Operar en forma intermitente, no en servicio
continuo
Usar un solenoide mayor
Usar un disipador de calor
Agregar un ventilador de enfriamiento

El factor limitante de temperatura de operación
de un solenoide es el material aislante del alambre magneto que
se usa. Clases de aislamiento:

Clase B—— 130 °C
Clase F——- 155 °C
Clase H —– 180 °C
Clase C—— 220 °C

Un solenoide típico requiere 10% de la corriente
normal para permanecer energizado. Para lograrlo, use uno de los
elementos siguientes:

Resistencia de retención
mecánica
Descarga de condensador y resistencia de
retención
Circuito de retención
transistorizado
Modulación de ancho de pulso
Recoger y retener
Tensión doble
Varias bobinas

Solenoides adaptados a la medida

El 80% de los solenoides usados son diseños a la
medida. Las modificaciones típicas incluyen
terminación, cables de conexión, configuraciones de
émbolo, extensiones de eje, cambios de montaje y articulaciones.

Tiempo/Velocidad de
operación

Los factores que afectan el tiempo y la velocidad
incluyen la masa de la carga, la potencia/vatios
disponibles y la carrera. La desenergización
también juega un papel importante y es afectada por el
entrehierro, supresión de bobina, mecanismo de retorno del
émbolo o armadura, y el magnetismo
residual.

El entrehierro es el espacio en el circuito
magnético que permite que la armadura se mueva sin
interferencia y el flujo magnético para fluir con
resistencia mínima (reluctancia). Cuanto más
pequeño es el entrehierro, más tiempo necesita
para disminuir el campo magnético resultante de la
bobina excitada. Esto causa un tiempo de desenergizado
más largo.
La aplicación de dispositivos de
protección electrónica para reducir picos
causados al interrumpir la corriente en la bobina es
necesaria para garantizar la protección de su
dispositivo de conmutación. La supresión de
bobina tiende a aumentar el tiempo de desenergizado del
solenoide.
Puesto que los solenoides tienen fuerza sólo
en una dirección, debe haber una fuerza de
restauración (como la gravedad o un resorte) para
devolver el solenoide a la posición de arranque o
desenergizada. Esto ubica al solenoide para la siguiente
operación.
Las superficies del entrehierro de un solenoide se
vuelven el polo norte y sur de un imán cuando se
energizan. Cuando el solenoide está apagado, sigue
existiendo entre los polos una atracción
magnética pequeña pero mensurable llamada
magnetismo residual. El magnetismo residual se puede reducir
al construir las piezas del solenoide de hiperaleaciones o al
aumentar el tamaño del entrehierro.

Aspectos ambientales

Se deben señalar muchos factores ambientales al
elegir un solenoide. Entre ellos están temperatura, arena
/ polvo, humedad, impacto, vibración, vacío,
productos químicos y polvo de papel.

Vida útil
del solenoide

La vida útil se determina y es optimizada
por:

Sistema de cojinete y acabado de la superficie del
eje
Carga lateral y alineación de la
carga
Impedir que las piezas del polo choquen entre
sí
Reducir el impacto al des energizar

Las expectativas de vida útil de un solenoide van
de 50 mil ciclos a más de 100 millones de
ciclos.

Conclusiones

Podemos concluir con que un solenoide
está definido como una bobina de forma cilíndrica
que cuenta con un hilo de material conductor enrollada sobre si a
fin de que, con el paso de la corriente
eléctrica, se genere un intenso campo
eléctrico. Cuando este campo
magnético aparece comienza a operar como un
imán.

También pudimos observar la función
principal de un solenoide la cual es activar una válvula
que lleva su mismo nombre, la válvula
solenoide.

Por lo general, este tipo de dispositivo se
puede programar según ciertos horarios y dentro de sus
usos más comunes se encuentran los sistemas de
regulación hidráulica y neumática.

Es importante mencionar que existen varios
tipos de solenoides, por lo que es lógico que su
instalación y conexión también varíe.
No obstante, ya se trate de un solenoide u otro, y se le den usos
diferentes, todos ellos operan bajo el mismo principio explicado
con anterioridad.