Integración válvulas piezoeléc. manipulación gases

Sustituir las electroválvulas proporcionales y ahorrar hasta un 95 % de energía

Ahorran mucha energía, silenciosas y sin generación de calor: la tecnología piezoeléctrica ofrece muchas ventajas para una manipulación de gases eficaz y precisa en la técnica médica y en la automatización de laboratorios. La mayor diferencia de las válvulas piezoeléctricas con respecto a las electroválvulas proporcionales es su consumo de energía hasta un 95 % menor. Hasta ahora, sin embargo, no ha sido fácil sustituir las válvulas, porque la tecnología piezoeléctrica requiere tensiones de hasta 310 V y, por tanto, la electrónica empleada siempre es específica. Mientras tanto, existen soluciones sencillas para su implementación, que se presentan en este artículo.

¿Por qué las válvulas piezoeléctricas necesitan una tensión de hasta 310 V?

El principio de la tecnología piezoeléctrica no es comparable al de una electroválvula. El elemento central es la piezocerámica. Cuando se carga eléctricamente, se produce una polarización que provoca la flexión. Esto es proporcional a la tensión aplicada y, por tanto, permite un control proporcional del caudal o de la presión. Así, cuanto más alta es la tensión, mayor es el caudal. La curva de consumo de corriente es completamente distinta a la de una electroválvula proporcional, cuya bobina siempre se debe alimentar con corriente. Solo así se crea el campo magnético que levanta el inducido del asiento de la válvula. En cambio, una válvula piezoeléctrica no necesita ser alimentada constantemente. Se comporta como un condensador. Para cargar la cerámica una vez, basta con una corriente inicial y luego el consumo de energía se vuelve prácticamente a cero.

¿Cómo se controlan el caudal y la presión?

El diseño de las válvulas piezoeléctricas es muy sencillo. Constan de un cuerpo con los puertos en los que inyectan las boquillas. El gas entra o sale a través de los puertos. Hay uno o dos dobladores de piezocerámica y un muelle encima de cada uno, que proporciona el retorno.

Dependiendo de si se desea controlar la presión o el caudal, se puede considerar una válvula de 2/2 vías o de 3/3 vías.

Dependiendo de si se desea controlar la presión o el caudal, se puede considerar una válvula de 2/2 vías o de 3/3 vías.

El caudal puede controlarse fácilmente con una válvula de 2/2 vías. Tiene un doblador y dos puertos. Cuanta más tensión se aplique, más se abrirá.

Una válvula de 3/3 vías posee tres puertos y dos dobladores. Con esta solución compacta es posible realizar una completa regulación de la presión. Hay un doblador para presurizar o aumentar la presión y un segundo doblador para descargar o reducir la presión. El tercer estado es cerrado. En este estado se mantiene la presión. Con una válvula de 3/3 vías de este tipo se puede, por ejemplo, controlar muy fácilmente la presión. Con las electroválvulas no existe esta función 3/3.

¿Cómo integrar fácilmente las válvulas piezoeléctricas?

Como ya se ha mencionado, las válvulas piezoeléctricas no funcionan con 12 V, sino que requieren una electrónica especial. Para simplificar considerablemente este control, Festo ha desarrollado, con la nueva solución VAVE-P, una electrónica con circuito excitador piezoeléctrico que incluye precisamente las particularidades piezoeléctricas.

Con el uso de la electrónica de circuito excitador piezoeléctrico, solo se necesitan de 12 a 24 V para controlar las válvulas piezoeléctricas.

Con el uso de la electrónica de circuito excitador piezoeléctrico, solo se necesitan de 12 a 24 V para controlar las válvulas piezoeléctricas.

VAVE-P funciona normalmente con 12 a 24 V y genera la tensión piezoeléctrica. Se incluye todo lo necesario para el control específico de las válvulas piezoeléctricas: una sencilla electrónica de control de lazo abierto, fuente de tensión de 310 V y la etapa del circuito excitador piezoeléctrico de 2 canales con limitación de corriente.

La electrónica del circuito de excitación piezoeléctrico VAVE-P contiene todo lo necesario: electrónica de control de lazo abierto, fuente de tensión de 310 V y etapa de circuito de excitación piezoeléctrico de 2 canales con limitación de corriente.

La electrónica del circuito de excitación piezoeléctrico VAVE-P contiene todo lo necesario: electrónica de control de lazo abierto, fuente de tensión de 310 V y etapa de circuito de excitación piezoeléctrico de 2 canales con limitación de corriente.

La electrónica de dos canales puede gobernar dos válvulas para el control de caudal o una válvula de 3/3 vías para el control de la presión con control separado de la presurización y de la descarga.

La interfaz es siempre la misma, dos entradas analógicas y la alimentación eléctrica flexible de 12 a 24 voltios. No hay forma más sencilla de sustituir una electroválvula proporcional.

¿Cómo se regulan completamente el caudal y la presión?

Además, también hay soluciones que ya incluyen todos los elementos para el control completo del caudal o la presión. El regulador de caudal compacto VEMD de Festo combina una válvula piezoeléctrica, el sensor de caudal y un sistema electrónico de regulación. Esto permite conseguir una relación absolutamente lineal entre la tensión de entrada y el caudal de salida.

Con los reguladores de caudal másico VEMD se consigue una relación absolutamente lineal entre la tensión de entrada y el caudal de salida.

Con los reguladores de caudal másico VEMD se consigue una relación absolutamente lineal entre la tensión de entrada y el caudal de salida.

El complemento ideal para el control de la presión es el regulador de presión proporcional VEAB con dos válvulas piezoeléctricas, cada una con un piezoactuador de flexión para la presurización y un piezoactuador de flexión para la descarga. Además, está la electrónica y un sensor de presión. Esto hace posible implementar un control completo de la presión en lazo cerrado en el menor espacio de instalación.

Con el regulador de presión proporcional VEAB, es posible implementar un control completo de la presión en lazo cerrado en el menor espacio de instalación.

Con el regulador de presión proporcional VEAB, es posible implementar un control completo de la presión en lazo cerrado en el menor espacio de instalación.

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