Aplicación de los Solenoides en la Industria. PDF

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Las solenoides son además de los motores uno de los más influyentes sistemas electromagnéticos en el uso doméstico e industrial. Estos componentes nos ayudan a realizar una tarea o una labor de forma sencilla mediante su implementación en algún sistema automático ya se en alguna maquina robusta de ...

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Aplicación de los Solenoide en la Industria.

Resumen. Las solenoides son además de los motores uno de los más influyentes sistemas electromagnéticos en el uso doméstico e industrial. Estos componentes nos ayudan a realizar una tarea o una labor de forma sencilla mediante su implementación en algún sistema automático ya se en alguna maquina robusta de uso industrial o en algo tan sencillo y de uso diario como un refrigerador domestico dispensador de agua y hielo. Introducción. Las solenoides son además de los motores uno de los más influyentes sistemas electromagnéticos en el uso doméstico e industrial. Estos componentes nos ayudan a realizar una tarea o labor de forma sencilla mediante su implementación en algún sistema automático ya se en alguna maquina robusta de uso industrial o en algo tan sencillo y de uso diario como un refrigerador domestico dispensador de agua y hielo. Los solenoides son en sí un electroimán capaz de atraer partículas u objetos de hierro tal cual lo haría un Imán permanente, su función nos ayuda a entenderla Ampere en donde al observar que en un alambre por donde fluye una corriente eléctrica observo que a este se veían atraídas pequeñas partículas de hierro, es decir se formó un campo magnético por el flujo de electrones a través de un conductor. Solenoide Principio de funcionamiento. Las solenoides son también llamadas bobinas, Consiste en un conductor enrollado formando un cilindro de N espiras este actúa como un imán al ser conectado a una fuente de voltaje o batería en donde al circular una corriente en forma circular se produce un campo magnético. “Una bobina que es recorrida por una corriente eléctrica, se comporta como un imán y el campo magnético de un solenoide, se comporta como un imán en forma de barra, por lo que un solenoide posee las mismas propiedades que un imán”. [CITATION Día06 \l 2058 ]. Por otra parte “Una solenoide es un electro magneto, el cual consiste en

una

bobina de alambre con un núcleo metálico y una fuente de voltaje” Afirma

[ CITATION Gil12 \l 1033 ] en donde también comenta que

las solenoides son

comúnmente nombradas “Válvula solenoide y Swith de solenoide”. Reafirmando el hecho que una solenoide es básicamente parecido a un imán de estado permanente el campo magnético es exactamente parecido e igual por lo tanto lo afirma diciendo [ CITATION Pau06 \l 1033 ] “Las líneas del campo magnético creadas por una Solenoide son igual al de un conjunto de Imanes alineados por lo tanto, si las Espiras están muy apretadas, como suele suceder, el solenoide se puede considerar como una serie de espiras de corriente Apretadas”. En donde el mismo nos presenta esta representación del campo magnético de una solenoide.

Como se observa en la ilustración anterior el campo magnético

en la

solenoide es más intenso en su interior que en el exterior, e incluso es más notorio debido a que “El campo es casi constante dentro del solenoide. Excepto en las proximidades de los extremos” [ CITATION Pau06 \l 1033 ].

Por ende se comprende que “una solenoides es

dispositivos electromagnético”

[ CITATION Ric94 \l 1033 ] mediante el cual podemos realizar el control de algún mecanismo en diferentes empleos como por ejemplo en la industria, activando alguna compuerta para permitir el paso de aire a presión

para mover algún pistón o motor

neumático, el caso domestico empleándolo de igual forma para abrir alguna compuerta de alguna válvula de agua implementada en un refrigerador y poder dispensar agua. Cuando un solenoide se energiza su función física nos ayuda a entenderla Fowler en donde entendemos que en la Ilustración b) “no hay una fuerza magnética para mantener el hierro móvil en el centro de la bobina. Cuando se suministra corriente, el solenoide se energiza y el hierro móvil es atraído hacia la bobina a causa de su elevada permeabilidad. El hierro móvil tiene mucha menos reluctancia que el aire que reemplaza, como se muestra en la figura c), el camino del flujo es casi enteramente a través del hierro al energizar la solenoide”. [ CITATION Ric94 \l 1033 ].

Aumentando el número de vueltas o la corriente en el bobinado de la solenoide aumentara la fuerza magneto motriz es decir aumentara la fuerza de atracción. Siendo así responsable las propiedades magnéticas del solenoide encargado de mover el hierro móvil dentro de la bobina. Además

[ CITATION Ric94 \l 1033 ] explica que

“la disminución de la

reluctancia aumentara el flujo y la densidad de flujo. La reluctancia puede disminuir usando un hierro de permeabilidad elevada. La disminución de la reluctancia también aumentara la fuerza de atracción del solenoide. Acortando la longitud del Entrehierro también aumentaría la densidad de flujo”.

Muchos solenoides están construidas para funcionar con Corriente Alterna (CA) y también las hay para funcionar con corriente continua (CC). Calculo de campo magnético en el interior de un solenoide. Para el cálculo del campo magnético dentro de un solenoide nos ayuda a conocerlo en su libro [ CITATION San03 \l 1033 ], en donde describen los pasos para poder conocer el campo magnético. (La imagen nos muestra un corte trasversal a un solenoide).

“Sabemos de antemano que la inducción en el interior de un solenoide es uniforme y en el exterior es nula. Sabiendo esto calculamos la circulaciones B a lo largo de una trayectoria que nos interese, es decir, que sea cómoda de cálculo, y en este caso de campo uniforme elegimos un Rectángulo ABCD parte del cual este dentro y fuera” obtenemos la siguiente función: F

B

C

E

D

A

B∗dl=∮ B∗dl=∫ B∗dl+∫ B∗dl+∫ B∗dl+¿∫ B∗dl+∫ B∗dl+∫ B∗dl A

F

B

C

❑

∮ ABCDA

¿

E

D

Puesto que B=0 en el exterior. Además: B

E

∫ B∗dl=∫ B∗dl=0 F

C

Porque B y

dl

en los tramos FB y CE son siempre perpendiculares, luego el

producto escalar nulo por tanto es valor de: C

C

B∗dl =∫ B∗dl =¿ B ∫ dl=¿ BL B

B C

B∗dl=∫ ¿ B

∮¿ dl

Ya que en el tramo BC, todo

es paralelo a B, y al ser el campo uniforme el

modulo de B es constante en todo punto, por lo que se puede sacar de la integral. Apliquemos ahora la ley de Ampere: ❑

∮ B∗dl=μ0 I C

Teniendo en cuenta que

I

es la intensidad que atraviesa el área de ola curva C.

en nuestro caso, el área del rectángulo ABCD es cortada sucesivas veces por el conductor que suponemos que transporta una intensidad I . Cada espira la corta una vez, y hay N espiras por unidad de longitud, el numero total de veces que la intensidad corta el área del rectángulo seta NL. Luego tendremos que: ❑

∮ B∗dl= μ0 NLI = BL μ0 NLI C

Si la longitud total de la solenoide fuese 1 y n el número de espiras: N=n/l, luego: B=μ0 ¿ 1

De esta forma el Autor representa como se llega a la fórmula para poder calcular el campo magnético dentro de la solenoide recordemos que dentro de la solenoide el

campo magnético es constante y fuera de la solenoide es nulo de esta forma es como lo plantea.

Tipos de solenoide. Las Solenoides entonces funcionan mediante la atracción y repulsión al inducir corriente en el bobinado teniendo funciones prácticas como se ha tenido en cuenta y por ello tenemos cuatro tipos de solenoide que responden a la necesidad de alguna función o aplicación y siendo diferentes en características técnicas,

siendo el principio de funcionamiento

exactamente igual. Los tipos de solenoides son Tipo Campana, de placa, de acción vertical y horizontal en donde nos explica la característica de cada una [ CITATION Gil12 \l 1033 ]. Solenoide tipo placa, la armadura se desplaza en un punto pivote. En donde el efecto

magnético

jala

Solenoide tipo Campana,

a

la

armadura

en

una

posición

de

cierre.

se usan mecanismos de leva para transformar los

movimientos de acción vertical

en movimiento horizontal para obtener

movimientos suaves teniendo beneficio en ciertos controles. Solenoide de acción vertical, usa también un ensamble mecánico, pero trasmite un movimiento vertical de la armadura en un movimiento recto en donde la armadura es

jalada.

Solenoide de acción horizontal, es un dispositivo de acción directa, el movimiento de la armadura mueve la fuerza resultante de una línea recta horizontal.

Aplicación de las Solenoides. Conociendo como funciona las solenoides podemos entender un poco más de su función en la industria ya sea en equipos o productos terminados, básicamente las solenoides son empleadas para interrumpir el paso de fluidos a través de ellas, en donde su función radica con la implementación de un vástago o hierro móvil como se le ha nombrado adaptándole un muelle para el regreso del mismo a su posición indicada en donde el movimiento es activado por la circulación de corriente en la bobina de la solenoide en donde es atraído el vástago por la fuerza electromagnética. En otras palabras los solenoides nos ayudan a convertir Una energía eléctrica en una acción mecánica. Las válvulas solenoides tiene dos posiciones para poder permitir el bloqueo o el paso de los fluidos es decir “Las válvulas solenoides son NA o NC “[ CITATION Yam14 \l 1033 ]. En conjunto con otros sistemas de control las solenoides pueden desempeñar un papel importante en los diferentes sistemas como los son la Neumática, la hidráulica, sistemas electrónicos o eléctricos al igual que los sistemas mecánicos, además ya hablando propiamente las válvulas solenoides “Se puede instalar en lugares remotos y puede ser controlada convenientemente por interruptores eléctricos simples como interruptores

termostáticos, de flotador, de baja presión, de alta presión o por reloj” [ CITATION Qui11 \l 1033 ]. Para conocer el tipo de válvula en la industria es Importante “Identificar el tipo de material para el que se va a estar utilizando la válvula” [ CITATION Yam14 \l 1033 ] Ya que a través de esto se puede emplear la válvula solenoide correcta. En la Página en la que escribe [ CITATION Yam14 \l 1033 ] comparte una información importante para conocer en qué porcentaje se utilizan las solenoides dentro de diferentes

industrias

las

Mexicanas

“Algunas aplicaciones más específicas para estas válvulas serian: estaciones de lavado para la línea de un Car-wash, el drenado de condensación del manifold de un colector de polvos, el circuito de gas de un calentador de agua de paso, en plantas tratadoras de agua con osmosis inversa, en muchos de los electrodomésticos que usamos hoy en día, e incluso en motores para regular el paso de un material liquido o gas.”[ CITATION Yam14 \l 1033 ]

Conclusión. Las Solenoides tienen una alta importancia en la industria de los diferentes campos debido a que estas se implementas en las diferentes maquinarias y equipos para la obtención de un fin que es la obtención de algún producto. Es increíble dar a conocer que algo que es tan solo un principio físico en el cual interviene el electromagnetismo que es el producto de la circulación de electrones a través de un conductor el cual forma una boina, da forma a las hondas magnéticas son capases de atraer partículas de hierro.

Es aún más asombroso como a través de este efecto físico se ha tomado ventaja para poder tener una producción más elevada o realizar trabajos más rápidos por la ayuda de este pequeño componente. Darse cuenta que con este componente que su única función es mover un vástago mediante el cual permite el flujo de algún fluido o lo interrumpe según convenga al operador a al sistema que lo emplee desde la comodidad de pulsar un botón o aperar el equipo desde una computadora evitando así un desgaste innecesario por parte del operante.

Bibliografía Ercilla, S. B., García, E. B., & Muñoz, C. G. (2003). Física General 32a Edición . Madrid: Editorial Tébar, S.L. Fowler, R. J. (1994). Electricidad Principios y Aplicaciones . Barcelona España: Editorial Reverte S.A. Harper, G. E. (2012). El ABC de la instrumentacion en el control de pocesos industriales . Mexico: Limusa. Manuel, D. H. (2006). Física 3. Zapoplan, Jalisco Mexico: Umbral Editorial S.A. deC.V.

Mattarollo, Y. (2014, Mayo 9). Usos Y aplicaciones de las Válvulas solenoides de uso general. Retrieved from Alta Tecnologia de Vanguardia S.A de C.V: http://www.altecdust.com/blog/item/41-aplicaciones-valvulas-solenoides QuimiNet . (2011, Junio 9). Las válvulas solenoides y sus aplicaciones . Retrieved from QuimiNet: https://www.quiminet.com/articulos/las-valvulas-de-solenoide-y-susaplicaciones-57385.htm Tripler, P. A. (2006). Fisica Preuniversitaria. Barcelona : Editorial Reverté S.A....