Guía de válvulas solenoides de alta presión: selección, clasificaciones y confiabilidad

Una vez, un contratista de refrigeración encargó un lote de válvulas solenoides para la línea de descarga de una unidad condensadora R-410A. El cuerpo de la válvula estaba clasificado para 45 bar, lo que parecía generoso en un sistema que nunca superaba los 30 bar. Las válvulas empezaron a filtrarse al cabo de dos meses. El cuerpo nunca fue el problema. El sello Buna-N lo era, porque el gas de descarga en ese estante alcanzaba regularmente los 105 grados Celsius y ese sello era cómodo solo hasta aproximadamente 90.

Aquí está la versión corta antes del detalle. Una válvula solenoide de alta presión es un componente del sistema, no un número de catálogo. La cifra de presión en la etiqueta solo resulta útil cuando el material del sello, la clase del serpentín, la temperatura del medio y el diferencial de apertura máximo coinciden con las condiciones que la válvula realmente cumplirá. Si se pierde uno de esos, la válvula falla mucho antes de que alguien se acerque a su presión nominal.

Qué significa alta presión en una válvula solenoide

Los proveedores no comparten un umbral oficial para la frase válvula solenoide de alta presión. Sin embargo, las bandas prácticas utilizadas en refrigeración, aire acondicionado de automóviles y trabajos industriales ligeros son razonablemente consistentes y vale la pena conocerlas antes de comparar cotizaciones.

De esto se desprenden dos cosas. En primer lugar, el mismo tamaño nominal de válvula puede ubicarse en dos bandas diferentes según el cuerpo, el sello y la bobina que se le instalen. En segundo lugar, una válvula solenoide de alta presión no es automáticamente adecuada para una línea de baja presión, porque los cuerpos de alta presión a menudo utilizan resortes más rígidos y orificios efectivos más pequeños, lo que cuesta la capacidad de flujo.

En el caso de la refrigeración y el aire acondicionado de automóviles, la mayor parte del trabajo real se produce entre 21 y 60 bar. Ahí es también donde las bandas de presión de un proveedor son más importantes, porque un cuerpo, un juego de sellos y una bobina combinados con la misma banda se comportan de manera predecible durante años.

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Los tres números de presión detrás de cada calificación

Cuando una hoja de datos enumera una única cifra de presión, pregunte cuál de las tres es.

• La presión máxima de trabajo, o MWP, es la presión más alta para la cual la válvula está diseñada para mantener y operar continuamente.
• Se aplica brevemente una presión de prueba, generalmente 1,5 veces el MWP, para confirmar que el cuerpo y los sellos no se deforman ni tienen fugas.
• La presión de estallido, normalmente de tres a cuatro veces la MWP, es el punto en el que el propio cuerpo falla. Es un margen de seguridad, no una condición operativa.

Las decisiones de tamaño deben tomarse teniendo en cuenta la presión máxima de trabajo con la corrección de temperatura aplicada. Una válvula con capacidad de 50 bar a 20 grados Celsius sólo puede tener una capacidad de 40 bar a 80 grados Celsius, porque la dureza del elastómero y el aislamiento de la bobina disminuyen a medida que aumenta la temperatura. Esa curva de reducción es la línea más ignorada en la mayoría de las hojas de datos.

El material del sello y la temperatura deciden la vida útil

La selección del sello es donde se gana o se pierde la especificación de la válvula de alta presión. Cuatro materiales cubren la mayoría de los trabajos de refrigeración y automoción.

• NBR maneja los refrigerantes y aceites minerales más comunes hasta aproximadamente 90 grados Celsius. Fino en líneas de líquido, marginal en descarga.
• El HNBR añade resistencia al calor y al aceite y es útil hasta unos 120 grados Celsius, lo que lo convierte en una mejora común para las líneas de gas caliente.
• El EPDM es resistente al agua, el vapor y los glicoles, pero menos adecuado para los circuitos de aceite mineral.
• El PTFE y el FKM ofrecen una amplia resistencia química y techos con temperaturas más altas a un costo unitario más alto.

Los medios importan tanto como la temperatura. Los aceites PAG y POE utilizados en sistemas de refrigeración modernos y automotrices atacan a algunos elastómeros que manejan aceite mineral sin problemas. Si la válvula ve aceite POE, confirme la compatibilidad con el proveedor del sello en lugar de asumir que se mantendrá un sello de uso general.

Voltaje de bobina, clase y diferencial de apertura

En el lado eléctrico, tres cifras determinan si la válvula se abrirá realmente bajo presión.

El diferencial de presión de apertura máximo, generalmente abreviado como MOPD, es la diferencia de presión más grande a través de la válvula a la que la bobina aún puede tirar del émbolo o levantar el pistón. Una válvula con un orificio de 16 mm y una bobina pequeña puede tener un MOPD de 6 bar aunque el cuerpo esté clasificado para 40 bar. Colóquelo en una línea de descarga con un diferencial de 20 bar y permanecerá allí zumbando.

El voltaje de la bobina y la clase de aislamiento son los otros dos. Las opciones comunes son corriente alterna de 24 V, 110 V y 220 V para equipos fijos y corriente continua de 12 V o 24 V para sistemas móviles. El aislamiento clase F permite una temperatura de devanado de 155 grados Celsius y la clase H permite 180 grados Celsius. El calor ambiental en una sala de máquinas aumenta la temperatura del devanado, por lo que la clase H es una opción sensata en salas calientes.

Dónde se ubican las válvulas de alta presión en un circuito

En un circuito de refrigeración, las válvulas solenoides de alta presión aparecen en tres lugares.

1. Línea de líquido, para bombear el evaporador y aislar el suministro de líquido durante el descongelamiento o el servicio.
2. Líneas de descarga y gas caliente, para controlar el bypass de gas caliente, el descongelamiento por gas caliente y la regulación de capacidad.
3. Líneas receptoras y de retorno de aceite, para gestionar la ecualización de presión y el movimiento de aceite en bastidores más grandes.

Las válvulas direccionales son comunes en estas posiciones. Muchos diseños mantienen la presión en una sola dirección, por lo que instalar uno al revés produce una válvula que parece una fuga cuando en realidad está haciendo exactamente lo que fue diseñada para hacer.

Para servicio de línea de líquido en refrigeración comercial, un diseño de pistón operado por piloto proporciona un buen equilibrio entre un orificio grande y una fuerza moderada del serpentín. Un pequeño solenoide piloto controla un pistón que realiza el trabajo pesado, por lo que la bobina mantiene un tamaño razonable mientras la válvula aún se abre contra un diferencial alto.

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El aire acondicionado del automóvil sigue un patrón diferente. Las presiones del sistema en los turismos R-134a y R-1234yf suelen estar entre 12 y 25 bar, pero los sistemas de CO2 que funcionan con R-744 funcionan a 100 bar o más, lo que empuja a los cuerpos de válvulas a una banda de trabajo muy alta. Esos sistemas necesitan cuerpos y sellos de alta resistencia elegidos para combinar la presión y los rápidos cambios de temperatura.

Errores de especificación que causan fallas repetidas

La mayoría de los reclamos de garantía sobre válvulas solenoides de alta presión se deben a un pequeño conjunto de errores.

• Citando únicamente la presión máxima de trabajo e ignorando la curva de reducción.
• Elegir una válvula cuyo MOPD sea menor que el diferencial que enfrentará en servicio.
• Suponiendo que un sello que maneja aceite mineral también manejará aceite POE o PAG.
• Mezclar tamaños de puertos métricos e imperiales, o pedir ODF cuando la tubería está abocardada.
• Ignorando la caída de presión en el flujo nominal, que luego se muestra como pérdida de capacidad de enfriamiento.
• Olvidando que muchas válvulas de alta presión son direccionales.
• Instalar una bobina del voltaje incorrecto en el sitio para hacer funcionar una máquina y luego nunca corregirla.

Una lista de verificación de selección que puede enviar a un proveedor

Una consulta completa ahorra semanas de correspondencia. Los siguientes parámetros son los que cambian el número de pieza.

Pruebas y verificación antes de comprometerse

Pregunte qué prueba el proveedor y en qué proporción de la producción. Un programa significativo suele incluir cinco controles.

• Prueba de fuga de nitrógeno o helio en cada unidad a 1,5 veces la presión máxima de trabajo.
• Ensayos de resistencia de aislamiento de bobinas y rigidez dieléctrica.
• Pruebas cíclicas en muestras, a menudo hasta 100.000 operaciones o más.
• Pruebas de explosión en cuerpos de muestra para confirmar el margen de diseño.
• Pruebas de flujo para confirmar el coeficiente de flujo publicado.

La protección de presión es la otra mitad de un circuito de alta presión seguro. Un controlador de presión o un corte de alta presión le da al sistema una forma de detenerse cuando la presión de descarga supera un punto de ajuste, lo que protege la válvula solenoide y el compresor juntos. Coloque el corte por debajo de la presión máxima de trabajo de la válvula, nunca sobre ella.

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Elegir un proveedor para válvulas de alta presión

Las clasificaciones de presión son fáciles de imprimir en una hoja de datos. La coherencia en una serie de producción es la parte más difícil y es la razón principal para observar de cerca cómo un proveedor prueba y documenta su trabajo.

Shaoxing DingSen Refrigeration Technology Co., Ltd. fabrica piezas de refrigeración y aire acondicionado para automóviles desde 2008 desde su base en Shaoxing, China, y exporta principalmente a Europa, América y Japón. La empresa tiene su propio laboratorio de pruebas y afirma que puede desarrollar y producir piezas a partir de dibujos o muestras de los clientes, lo que es importante cuando una válvula de alta presión estándar no se ajusta del todo a un colector existente. tu puedes Lea más sobre la empresa y su enfoque de calidad. , y sus notas técnicas incluyen una guía para Electroválvulas tipo EVR y cómo se comportan en el servicio.

Una válvula solenoide de alta presión merece una cuidadosa especificación. Alinee la clasificación del cuerpo, la curva de reducción, el material del sello, la clase de la bobina y el diferencial de apertura con su envolvente operativa real, y la válvula se convierte en una de las partes menos interesantes de la máquina, que es exactamente lo que desea. Si te equivocas con uno de esos, se convertirá en la parte que todos recordarán.

Antes del siguiente pedido, anote los parámetros de la lista de verificación anterior y envíelos a su proveedor. Si la respuesta es un número de pieza sin hacer preguntas, también vale la pena notarlo.