Muchos ingenieros se enfrentan al desafío de necesitar operar válvulas solenoides de 24 VCA cuando solo hay disponibles fuentes de alimentación de CC. Si bien esto parece ser un problema de compatibilidad, el ajuste adecuado del voltaje y el diseño del circuito pueden permitir el funcionamiento confiable de las válvulas de CA en entornos de CC. Este artículo explora métodos prácticos para accionar solenoides de 24 VCA con alimentación de CC, incluida la selección de voltaje y las estrategias de optimización del rendimiento.

Comprendiendo el desafío

En los sistemas de control automatizados, las válvulas solenoides juegan un papel fundamental en las aplicaciones de control de fluidos. Las variantes de 24 VCA son particularmente valoradas por su estabilidad y confiabilidad. Sin embargo, a menudo surgen situaciones en las que solo se puede acceder a fuentes de alimentación de CC, lo que crea un dilema operativo.

Estudio de caso: Implementación del sistema de control de agua

Un desarrollador llamado Cyryl se encontró con este desafío mientras construía un controlador de agua de cuatro canales utilizando un microcontrolador ESP32 para administrar las válvulas solenoides RainBird 100-DV-A. Después de completar la programación de control, se enfrentó al problema de compatibilidad de la alimentación: las válvulas requerían 24 VCA mientras que su sistema solo ofrecía alimentación de CC. La investigación sugirió que la reducción de voltaje podría permitir el funcionamiento con CC, pero los parámetros específicos no estaban claros.

Fundamentos técnicos

Las válvulas solenoides funcionan mediante inducción electromagnética. Una bobina energizada genera un campo magnético que mueve un émbolo para controlar el flujo de fluido. Los solenoides de CA presentan resistencia y reactancia inductiva, mientras que los circuitos de CC solo experimentan resistencia. Las especificaciones de RainBird 100-DV-A incluyen:

• Voltaje nominal: 24 VCA, 50/60 Hz
• Corriente de irrupción: 0,450 A
• Corriente de mantenimiento: 0,25 A
• Resistencia de la bobina: 38Ω

Metodología de conversión de voltaje

Si bien la ley de Ohm proporciona cálculos teóricos, la implementación en el mundo real requiere ajustes empíricos. Los informes de campo indican un funcionamiento exitoso a 9 VCC, aunque los requisitos de energía sugieren que pueden ser necesarios voltajes más altos. El cálculo de la potencia de mantenimiento (P=VI) produce 6 W (24 V × 0,25 A). Para un funcionamiento a 12 VCC, esto se traduce en un consumo de corriente de 0,5 A.

Protocolo de implementación

Un procedimiento de prueba recomendado implica:

1. Seleccionar una fuente de alimentación de CC ajustable (capacidad mínima de 12 V/0,5 A)
2. Aumentar gradualmente el voltaje desde 6 V mientras se monitorea la respuesta de la válvula
3. Observar las características operativas (velocidad de activación, ruido audible, temperatura)
4. Documentar los parámetros de voltaje óptimos
5. Realizar pruebas de confiabilidad extendidas

Consideraciones de seguridad

Las medidas de seguridad críticas incluyen:

• Usar fuentes de alimentación de alta calidad
• Mantener la polaridad correcta
• Monitorear las condiciones térmicas
• Implementar diodos de protección

Diseño del circuito de control

Los módulos de relé sirven como interfaces esenciales entre los controladores de bajo voltaje y los solenoides de alta potencia. Los criterios de selección deben incluir:

• Clasificaciones adecuadas de voltaje/corriente
• Compatibilidad de la señal de control
• Aislamiento eléctrico

Técnicas de control avanzadas

La modulación por ancho de pulso (PWM) ofrece capacidades de control mejoradas, que incluyen:

• Regulación precisa del flujo
• Consumo de energía reducido
• Vida útil extendida de los componentes

Los microcontroladores ESP32 cuentan con funcionalidad PWM integrada, lo que permite algoritmos de control sofisticados a través de ciclos de trabajo programables.

Conclusión

El funcionamiento con CC de los solenoides de 24 VCA representa una solución viable cuando se siguen las prácticas de ingeniería adecuadas. Las recomendaciones clave incluyen la determinación empírica del voltaje, protocolos de prueba exhaustivos y medidas de seguridad adecuadas. Estos métodos permiten una integración confiable del sistema sin requerir infraestructura de alimentación de CA.