La diferència entre les vàlvules de bola elèctrica i les vàlvules de solenoide

En els sistemes de control d’automatització industrial, les vàlvules de boles elèctriques i les vàlvules de solenoide són dos dispositius comuns de control de fluids, cadascun dels quals té un paper important. Tot i que la seva funció bàsica és controlar el flux de fluids, difereixen significativament en els seus principis de funcionament, característiques estructurals, aplicacions de control i consum d’energia.

Principi operatiu

El principi de funcionament d’una vàlvula de bola elèctrica és relativament senzill. La rotació del motor condueix la pilota, obrint i tancant la vàlvula. El motor s’alimenta normalment per l’electricitat i un mecanisme de reducció converteix la rotació d’alta velocitat del motor en el moviment de rotació més lent requerit per la bola. Quan el forat de la bola s’alinea amb la canonada, la vàlvula s’obre, permetent que el líquid flueixi sense problemes. Quan la bola gira 90 graus, de manera que el forat és perpendicular a la canonada, la vàlvula es tanca, evitant el flux de líquids.

En canvi, el principi de funcionament d’una vàlvula de solenoide es basa en la tecnologia de conversió electromagnètica. Consisteix principalment en una bobina de solenoide i un nucli de vàlvula. Quan la bobina del solenoide està energitzada, genera un camp magnètic, que atrau el nucli de la vàlvula, obrint o tancant la vàlvula. El principi de funcionament de la vàlvula de solenoide implica la interacció entre forces electromagnètiques i mecàniques, donant lloc a una resposta ràpida.

Característiques estructurals
L’estructura d’una vàlvula de bola elèctrica és relativament complexa, formada per diversos components, incloent un cos de vàlvula, bola, tija de vàlvules, motor i engranatges de reducció. El cos de la vàlvula és generalment de metall i el disseny de boles requereix una alta precisió per assegurar un bon segell. A causa del motor i l'engranatge de reducció, les vàlvules de boles elèctriques són relativament grans i pesades. A més, les vàlvules de boles elèctriques sovint estan equipades amb una anul·lació manual per permetre el control manual de la vàlvula en emergències com la fallada del motor.

Les vàlvules de solenoide, en canvi, són més compactes, formades per un cos de vàlvula, bobina de solenoide, nucli de vàlvula i molla. El cos de la vàlvula és generalment petit, sent la bobina del solenoide el seu component clau. El moviment del nucli de la vàlvula està controlat per un equilibri entre les forces electromagnètiques i la molla. A causa de la seva estructura compacta, les vàlvules de solenoide són especialment adequades per a aplicacions amb un espai d’instal·lació limitat, com ara el control de líquids dins d’instruments i equips petits.

Mètodes de control
Les vàlvules de boles elèctriques ofereixen mètodes de control flexibles i diversos, controlant principalment l’obertura de la vàlvula a través de la rotació cap endavant i inversa del motor. Aquesta precisió de control és relativament alta, permetent una regulació precisa del flux. Ajustant l’angle de rotació del motor, l’obertura de la vàlvula es pot controlar en qualsevol lloc entre el 0 i el 100%, satisfer les necessitats de diversos passos de procés.
Les vàlvules de solenoide generalment només tenen dos estats: totalment oberts i completament tancats i s’utilitzen principalment per al control de fluids simples. Si bé algunes vàlvules de solenoide també poden aconseguir un cert control d’obertura mitjançant la regulació actual, la seva precisió és relativament baixa. Les vàlvules de solenoide tenen velocitats de resposta molt ràpides, normalment des d’uns quants fins a desenes de mil·lisegons, cosa que les fa adequades per a aplicacions de control automatitzades que requereixen velocitats de resposta elevades.

Aplicacions
A causa de la seva alta precisió i de gran diàmetre, les vàlvules de boles elèctriques s’utilitzen àmpliament en aplicacions que requereixen un control precís del flux, com ara el control de flux de matèries primeres en els processos de producció química i el control de fluids/apagat en grans canonades d’aigua industrials. Poden suportar altes pressions i són adequats per a una varietat de suports fluids.
Les vàlvules de solenoide són especialment adequades per a aplicacions que requereixen temps de resposta ràpides, diàmetres de canonades menors i pressions de suports inferiors. Els exemples són l’entrada d’aigua i el control de sortida a les rentadores automàtiques i el control d’aire comprimit en sistemes de control pneumàtic. Les vàlvules de solenoide són generalment menors de diàmetre i són adequades per a suports nets i de baixa viscositat.

Consum i cost d’energia

Les vàlvules de boles elèctriques consumeixen quantitats relativament elevades d’energia elèctrica durant el funcionament a causa de la presència de components com un motor. Els costos de fabricació també són més elevats a causa dels elevats costos de producció de components com el motor, l’engranatge de reducció i la pilota d’alta precisió. Tot i això, les vàlvules de boles elèctriques tenen una llarga vida útil i poden durar molts anys amb un manteniment adequat.

Les vàlvules de solenoide consumeixen pràcticament energia a l’hora de mantenir l’estat de la vàlvula (normalment obert o tancat). L’energia només es consumeix quan es canvia entre estats de vàlvula, donant lloc a un consum d’energia relativament baix. Els costos de fabricació també són baixos, principalment a causa de la seva simple estructura i el nombre reduït de components. Tot i això, les vàlvules de solenoide poden tenir una vida útil relativament curta, sobretot a causa d’un funcionament freqüent o amb entorns durs, i són propenses al fracàs, requerint un reemplaçament freqüent.