solenoide

Un solenoide es una bobina de alambre enrollada firmemente alrededor de una forma cilíndrica, generalmente con un núcleo móvil de hierro o acero (llamado émbolo o armadura) dentro o cerca de ella. Cuando la corriente fluye a través de la bobina, el campo magnético resultante tira o empuja ese núcleo, convirtiendo la energía eléctrica en movimiento mecánico. Esta simple conversión hace de los solenoides uno de los actuadores más comunes en equipos industriales, haciendo de todo, desde cerrar puertas hasta acoplar embragues o abrir puertos de válvulas.

El solenoide funciona porque una bobina que transporta corriente genera un campo magnético proporcional a la corriente y al número de vueltas del alambre. El émbolo, hecho de material ferromagnético, es atraído hacia regiones de campo más fuerte. Al controlar cuándo fluye la corriente, se controla cuándo se mueve el émbolo. La mayoría de los solenoides industriales están diseñados para servicio de encendido/apagado: el émbolo se encaja completamente cuando se energiza y retrocede cuando se desenergiza. Los tiempos de respuesta suelen ser de 10 a 100 milisegundos, dependiendo de la resistencia de la bobina, el voltaje aplicado y la fuerza del resorte.

Los solenoides vienen en dos configuraciones principales: tipo de empuje, donde el émbolo se extiende hacia afuera a medida que es jalado hacia la bobina; y tipo de tracción (también llamado tipo de atracción), donde el émbolo es jalado hacia adentro. Una tercera variante, la válvula solenoide, integra la bobina con carretes o vástagos de válvula para controlar el flujo de fluido o gas. Las bobinas de solenoide industriales están clasificadas para voltajes específicos (típicamente 12 VCC, 24 VCC, 110 VCA o 240 VCA) y ciclos de trabajo. El servicio intermitente permite corrientes más altas; el servicio continuo requiere menor potencia para evitar el sobrecalentamiento de la bobina.

Modos de falla y selección

Los solenoides fallan con mayor frecuencia por bobinas quemadas causadas por picos de voltaje, sobrecorriente sostenida o enfriamiento inadecuado. El émbolo puede atascarse si la suciedad o el óxido impiden el movimiento libre, o si el resorte de retorno se debilita. Al especificar un solenoide, se debe hacer coincidir la distancia de carrera (generalmente de 10 a 50 mm), la fuerza requerida a extensión completa, el voltaje disponible y la velocidad de respuesta necesaria. Fuerzas mayores requieren más vueltas, más corriente o un resorte más fuerte, todo lo cual aumenta el tamaño y la generación de calor.

El término 'solenoide' proviene del griego 'solenoides', que significa en forma de tubo. En la práctica industrial, los solenoides se encuentran en arrancadores de motor (donde controlan contactores), sistemas neumáticos (válvulas piloto de solenoide), circuitos hidráulicos e innumerables funciones de maquinaria automatizada. Un interruptor solenoide o relé solenoide utiliza el movimiento del émbolo para abrir o cerrar contactos eléctricos, permitiendo que una señal de control de baja potencia conmute una carga de alta potencia.