Introducción
Los solenoides de empuje y tracción se utilizan ampliamente en equipos industriales para convertir energía eléctrica en movimiento mecánico lineal rápido y controlado. Pueden funcionar como mecanismos de bloqueo, dispositivos de liberación, interruptores, compuertas, dispensadores, mecanismos de seguridad, equipos de automatización y muchos otros dispositivos electromecánicos.
Un solenoide de empuje y tracción podría parecer un dispositivo bastante simple, pero su correcta selección es un importante problema de ingeniería.
El rendimiento del solenoide depende de factores como la fuerza, la carrera, el voltaje, el ciclo de trabajo, la temperatura, la frecuencia de funcionamiento, el espacio disponible, la vida útil y las condiciones del entorno operativo.
Por eso, para los fabricantes de equipos originales (OEM) y los diseñadores de equipos industriales, la elección del proveedor de solenoides de empuje-tracción debe basarse en mucho más que solo el precio.
El proveedor debe conocer la aplicación y ofrecer recomendaciones sobre la elección o incluso el desarrollo del solenoide necesario.
Esta guía ofrece una visión general de las principales consideraciones técnicas y comerciales que deben tenerse en cuenta al seleccionar un proveedor de solenoides de empuje-tracción.
1. Principio de funcionamiento de solenoide de empuje y tracción
Un solenoide de empuje y tracción es el actuador electromagnético responsable de la generación de movimiento lineal.
La corriente eléctrica que pasa a través de la bobina genera el campo magnético. El campo magnético actúa sobre el émbolo móvil o armadura.
Según el diseño mecánico, el movimiento puede ser tanto de tracción como de empuje.
Esto explica la utilidad de los solenoides de empuje y tracción para aplicaciones industriales en caso de que sea necesario utilizar un movimiento lineal relativamente simple y rápido.
Esta tecnología se utiliza ampliamente en aplicaciones como:
- Automatización de la industria
- Las máquinas de embalaje
- equipo de clasificación
Máquinas expendedoras
- Sistemas de cierre
- Mecanismos de seguridad
- Equipos de control de acceso
- Máquinas textiles
- Maquinaria de agricultura
- Equipo de pruebas
- Dispensador automático
- Sistemas de control industrial.
Pero no se debe elegir el solenoide simplemente porque su descripción genérica coincida con la aplicación.
Deben evaluarse los requisitos reales de fuerza y movimiento.
El proveedor cualificado de solenoides de empuje y tracción le preguntará sobre la finalidad del uso del actuador antes de ofrecerle una recomendación.
2. Definición de Aplicación industrial
Lo primero que hay que hacer es definir la finalidad del uso del solenoide.
Por ejemplo, ¿lo hará?:
- ¿Encender?
- ¿Desbloquear un pasador de bloqueo?
- ¿Liberar un mecanismo de resorte?
- ¿Accionar una puerta?
- ¿Activar un interruptor?
- ¿Accionar un mecanismo mecánico?
- ¿Colocación de componentes pequeños?
- ¿Activar un mecanismo de seguridad?
Los diferentes propósitos requieren diferentes valores de fuerza y recorrido.
El departamento de ingeniería debe proporcionar al proveedor la mayor cantidad de información posible sobre todo el mecanismo.
Al menos se debería definir lo siguiente:
Tensión de funcionamiento: 12 V CC, 24 V CC u otras.
Carrera: ¿Cuánto se mueve el émbolo?
Fuerza: ¿Qué fuerza se requiere en el punto de trabajo?
Empujar o tirar: ¿El movimiento útil es empujar o tirar?
Ciclo de trabajo: ¿Cuánto tiempo permanece energizado el solenoide?
Frecuencia: ¿Con qué frecuencia se opera por minuto o por hora?
Requisito de vida útil: ¿Número total de ciclos?
Espacio disponible: ¿Cuál es el volumen máximo de instalación?
Entorno: ¿A qué temperatura, polvo, vibraciones o humedad estará expuesta la pieza?
Con esta información, el proveedor de solenoides de empuje y tracción podrá recomendarle un modelo estándar o comprenderá que es necesario diseñar un dispositivo a medida.
3. Mida la fuerza del solenoide de empuje-tracción en la carrera requerida.
Un solenoide industrial tiene muchas características, pero la más importante es la fuerza.
La fuerza es también una de las características del solenoide que con mayor frecuencia se malinterpretan.
La fuerza de un solenoide depende de la posición de su émbolo. Por ejemplo, la indicación "solenoide de 20 N" significa que el dispositivo genera una fuerza de 20 N solo en un punto específico de su recorrido.
Supongamos que su proceso industrial requiere:
Carrera: 10 mm
Fuerza de arranque requerida: 15 N
Fuerza final requerida: 25 N
Si el solenoide solo es capaz de generar una fuerza de 25 N al final de su recorrido, no podrá iniciar el proceso.
Por eso, los ingenieros deberían exigir al proveedor del solenoide de empuje-tracción los datos de fuerza en función del recorrido.
Al comparar los proveedores de solenoides de empuje y tracción, pregunte sobre la disponibilidad de datos de fuerza para varias posiciones del émbolo.
También hay que tener en cuenta las fuerzas producidas por todo el mecanismo, incluidas:
- rigidez del resorte ·
- Fricción
- Gravimetría
Geometría de enlace
- de la Brecha
- Holguras mecánicas
- Aceleración
Contaminación
- Asimismo, debe considerarse un margen de ingeniería razonable para compensar la variación en la producción y los cambios en las condiciones de operación.
4. Seleccione el trazo correcto
Una carrera más larga no significa automáticamente un mejor rendimiento.
Cuanto mayor sea la carrera, mayores serán los requisitos para obtener la alta fuerza de un solenoide de un tamaño y potencia determinados.
Por eso, los ingenieros no deben establecer la distancia de recorrido mayor de la necesaria.
Si la aplicación requiere un recorrido de 5 mm, diseñar un actuador con una carrera de 15 mm puede conllevar un aumento en el tamaño, la potencia o el coste del mismo.
Analizar todo el mecanismo y determinar la carrera mínima fiable.
El proveedor cualificado de solenoides de empuje y tracción también puede proporcionar recomendaciones sobre modificaciones en el mecanismo de acoplamiento mecánico que podrían mejorar sustancialmente el rendimiento electromagnético.
5. Adaptar el sistema al voltaje, la corriente y la potencia.
La mayoría de los solenoides de CC de uso industrial están disponibles en voltajes de 12 VCC y 24 VCC, pero se pueden diseñar para otros voltajes de bobina.
Pero el voltaje no es lo único que hay que tener en cuenta.
Además, los ingenieros deben tener en cuenta los siguientes factores:
- Resistencia de la bobina ·
- Consumo actual
- Consumo de energía
- Disponibilidad de suministro eléctrico
- Tolerancia de voltaje
Alambrado
- Controlador electrónico
- Método de cambio
- El sistema eléctrico debe proporcionar energía suficiente para el funcionamiento fiable del actuador.
Pero al mismo tiempo, el exceso de potencia de la bobina genera calor innecesario.
Por favor, informe con antelación al proveedor del solenoide push-pull sobre las limitaciones de corriente y potencia del equipo.
Un proveedor cualificado de solenoides de empuje y tracción puede modificar el bobinado de la bobina, la estructura magnética o el diseño mecánico del actuador para obtener la fuerza deseada con una energía eléctrica limitada.
6. Ten en cuenta el ciclo de trabajo.
A la hora de elegir un solenoide industrial, el ciclo de trabajo es de suma importancia.
Un solenoide que se energiza durante 200 milisegundos cada 30 segundos tiene requisitos térmicos completamente diferentes en comparación con uno que se energiza durante varios minutos.
Por ejemplo:
Tiempo de encendido: 2 segundos
Tiempo de apagado: 8 segundos
Ciclo total: 10 segundos.
Ciclo de trabajo: 20 por ciento
Indicar al proveedor que el solenoide se utiliza de forma "intermitente" suele proporcionar menos información que especificar los tiempos de encendido y apagado.
En ocasiones, la alta potencia de la bobina puede utilizarse para generar una fuerza considerable en aplicaciones de corta duración.
Pero si la misma bobina funciona de forma continua, generará demasiado calor.
Cuando hable con el proveedor del solenoide de empuje-tracción, proporciónale condiciones de funcionamiento realistas en el peor de los casos.
Condiciones de ciclo máximo: Las máquinas industriales pueden funcionar más rápido de lo que los ingenieros piensan en las etapas iniciales del diseño.
7. Rendimiento térmico y evaluación de la temperatura de la bobina
El calor influye en el rendimiento y la vida útil del solenoide.
La corriente eléctrica que fluye a través de la bobina genera calor. Un aumento de la temperatura de la bobina conlleva un aumento de su resistencia eléctrica y, por consiguiente, cambios en la corriente y en el comportamiento electromagnético.
Además, se produce sobretemperatura en componentes como:
- Aislamiento de la bobina ·
- Cableado de conexión
- Partes plásticas
- Resortes
- Electrónica cercana
- Lubricantes
- Ciclo de vida del producto
Pregunte al proveedor cómo se mide el aumento de temperatura.
Buenas preguntas para hacer:
- ¿Qué temperatura ambiente se supone?
¿Cuál es el aumento de temperatura de la bobina?
- ¿Qué ciclo de trabajo se utilizó en las pruebas?
¿Qué sistema de aislamiento se utilizó?
- ¿Cuál es la temperatura máxima recomendada de uso?
- ¿Se probó el solenoide al aire libre o dentro de una carcasa?
Un buen proveedor de solenoides de empuje y tracción debería poder analizar las limitaciones térmicas y no solo proporcionar las especificaciones de voltaje y fuerza.
8. Considere la vida útil industrial.
Los equipos industriales pueden funcionar durante varios años.
Un solenoide que realiza 1,000 operaciones al día realizará aproximadamente 365,000 operaciones al año.
La automatización rápida puede generar aún más operaciones.
Por eso, antes de elegir el actuador, se debe determinar la vida útil prevista.
La durabilidad del solenoide depende de:
Material de varilla
- Tratamiento de superficies
- Diseño de guías
- Topes mecánicos
- Diseño de primavera.
- Lubricación
- Velocidad de acción
- Cargas laterales
Temperatura de la bobina
Contaminantes
- Tolerancias de montaje
- Pregunte al proveedor del solenoide de empuje-tracción si se realizaron las pruebas de vida útil y, en caso afirmativo, en qué condiciones.
La afirmación, como por ejemplo "un millón de ciclos", solo resulta informativa si se conocen la carga, la carrera, el voltaje, el ciclo de trabajo, la frecuencia y las condiciones ambientales durante la prueba.
Es posible que se requieran pruebas de vida útil para los equipos industriales críticos en aplicaciones específicas.
9. Analizar el tiempo de respuesta y la velocidad del actuador.
Los solenoides de empuje y tracción pueden ser preferibles, ya que proporcionan una actuación lineal rápida.
Sin embargo, el tiempo de respuesta requerido depende de la aplicación.
Los requisitos para un dispositivo que funciona varias veces por segundo serán diferentes de los requisitos para un pestillo de seguridad industrial que funciona varias veces al día.
Factores que afectan el tiempo de respuesta:
- Peso del émbolo
- Trazo
- Potencia de la bobina
- carga
- Fuerza del resorte
- fricción mecánica
- Circuito de conducción
- Tensión de alimentación
- Si el tiempo de respuesta es crítico, determine el tiempo máximo de actuación aceptable.
Un proveedor con experiencia analizará el sistema mecánico y eléctrico completo, y no se limitará a proporcionar una estimación de velocidad basada en condiciones de laboratorio sin carga.
10. Evaluar el ruido del solenoide de empuje-tracción y los efectos del impacto mecánico.
Un entorno industrial puede ser ruidoso, pero también deben tenerse en cuenta los efectos del ruido de los actuadores.
El impacto repetido de las piezas metálicas puede indicar tensión mecánica y contribuir al desgaste.
Además, existen aplicaciones en laboratorios, oficinas, equipos médicos, máquinas expendedoras o maquinaria controlada por operarios que han aumentado los requisitos en cuanto a la generación de ruido.
El ruido puede ser generado por los siguientes factores:
- Colisión del émbolo
- Finales de carrera mecánicos
- Demasiado espacio libre
- Acción de resorte
- Conexiones
- Estructuras de montaje
- vibración
- Si el ruido o el impacto suponen un problema, consulte con el proveedor del solenoide de empuje-tracción durante el proceso de desarrollo.
“Las posibles soluciones al problema pueden incluir el control de la velocidad del émbolo, la modificación de los topes mecánicos, el ajuste de la holgura, la aplicación de un mecanismo de amortiguación adecuado y la optimización del pulso de accionamiento.”
11. Análisis del entorno industrial
Un solenoide puede funcionar correctamente en un laboratorio, pero podría comportarse de manera diferente en un entorno industrial.
Un entorno industrial puede someter el componente a:
- Temperaturas, altas o bajas
- Aceite
- Humedad
- vibraciones
- Choque mecánico.
- ambiente corrosivo
- restos metálicos
- Describa el entorno operativo real al proveedor.
Si el solenoide está integrado en la máquina, la gestión térmica será fundamental. En caso de un entorno polvoriento, se debe analizar el movimiento del émbolo y la holgura mecánica.
Un proveedor experimentado de solenoides de empuje y tracción puede ayudar con el análisis ambiental en la etapa de diseño.
La protección del medio ambiente se puede lograr con el solenoide, la carcasa del equipo o con ambos.
12. Solenoides push-pull estándar frente a personalizados
A veces, la forma más rápida es utilizar el producto estándar.
Las ventajas son
- Entrega rápida de muestras
- Reducción de los costos de desarrollo
- Disponibilidad de herramientas
- proceso de producción probado
- Facilidad de reemplazo
- Sin embargo, los equipos industriales tienen requisitos mecánicos específicos.
Cuando la aplicación requiere una solución personalizada, se justifica el uso de un solenoide personalizado:
- Voltaje,
- Fuerza/
- Infarto De Miocardio
- Pistón
- Varilla de empuje
- Primavera
- Soporte para montaje
- enlaces
- Longitud del alambre
- La vivienda
- Temperatura de funcionamiento.
- ● Ciclo de funcionamiento
- Al evaluar a un proveedor de solenoides de empuje y tracción, pregunte sobre la disponibilidad de capacidades de ingeniería para la personalización.
La personalización por el mero hecho de personalizar no es un enfoque que deba utilizarse.
13. Verifique la capacidad de fabricación y control de calidad del proveedor del solenoide de empuje-tracción.
El mejor prototipo no servirá de nada si las unidades fabricadas presentan inconsistencias.
Los compradores de equipos originales (OEM) industriales deben realizar un análisis de la calidad de fabricación del proveedor.
Las características clave podrían ser
- Resistencia de la bobina
- Consistencia del bobinado
- Infarto De Miocardio
- Coerción
- Measurement
- viaje del émbolo
- Características de la primavera
- Isolation
- Funcionalidad eléctrica
- Calidad de montaje
- Consulte al proveedor sobre el control y la notificación de estas características.
Un proveedor profesional de solenoides de empuje y tracción también contará con un proceso de control de cambios para la ingeniería y los materiales.
El rendimiento del solenoide puede verse afectado por cambios en el cable de la bobina, los materiales magnéticos, el tratamiento de la superficie, las características del resorte o las tolerancias de fabricación.
Cuanto mayor sea la cantidad de producción, más importante será la consistencia en la fabricación.
14. Soporte de ingeniería para el desarrollo y la creación de prototipos
El soporte de ingeniería puede reducir drásticamente el tiempo de desarrollo.
La primera muestra de un nuevo proyecto industrial puede revelar algunos problemas inesperados.
Por ejemplo:
- La fuerza de arranque puede ser demasiado débil.
- El derrame cerebral es demasiado largo.
- La temperatura de la bobina es demasiado alta.
- El émbolo puede chocar con un fuerte impacto.
- Dependiendo de la posición de montaje, puede producirse una carga lateral.
- – El consumo actual supera la limitación de la fuente de alimentación.
- Un proveedor con experiencia ayudará con el análisis de la causa raíz y no solo proporcionará otra muestra.
El proceso de desarrollo ideal se ve así:
Requisitos → análisis de ingeniería → selección → prototipo → pruebas → optimización → validación → producción piloto → producción en masa.
Contar con un soporte técnico eficaz por parte del proveedor de solenoides de empuje y tracción puede ser más valioso que tener un catálogo extenso.
15. Compare el costo total, no solo el precio unitario.
El precio unitario es el parámetro que siempre compararán los departamentos de compras industriales.
Sin embargo, el precio unitario es solo una parte del coste total.
El actuador de bajo costo puede resultar bastante caro si conlleva a:
- Tiempo de inactividad de producción
- Problemas de montaje
- Rediseñando la ingeniería
- Inspecciones excesivas
- Fracasos tempranos
- Reclamos de garantia
- Servicio de campo
- Quejas de clientes
- Costo de remplazo
- La fiabilidad es especialmente importante si el solenoide está ubicado en el interior de la máquina y su sustitución resulta costosa.
Analice las capacidades técnicas, la consistencia del producto, el rendimiento de las entregas, el control de calidad, el soporte de ingeniería y el precio del proveedor de solenoides de empuje y tracción.
La mejor decisión de compra es aquella que reduce el riesgo total del producto y el coste total a lo largo de su vida útil.
16. Realice una solicitud de cotización detallada.
Una solicitud de cotización detallada permite al proveedor ofrecer una recomendación y un presupuesto adecuados.
Por favor, no publique solo:
“Indíqueme el precio de un solenoide push-pull de 24 V.”
Haz lo siguiente:
Aplicación: Sistema de automatización para la industria;
Función: Tirar de la palanca de bloqueo y soltarla.
Voltaje: 24 VDC
Carrera: 8 mm
Fuerza de arranque: 18 N a 8 mm
Fuerza final: 30 N Tiempo de encendido: 1 s Tiempo de apagado: 4 s
Frecuencia de trabajo: 12 ciclos/min
Temperatura ambiente: -10 a 60 ° C
(1,000,000 de ciclos) Esperanza de vida
Espacio disponible: 45 x 30 x 25 mm
Instalación: brida de 2 orificios
Volumen anual: 80,000 unidades
Siempre que sea posible, incluya planos mecánicos, archivos CAD, fotos, vídeos o información sobre la carga.
La información proporcionada permite al proveedor del solenoide de empuje-tracción analizar la aplicación específica en lugar de hacer conjeturas basadas en la descripción genérica.
17. Lista de verificación para la selección final de proveedores
A continuación se detallan los aspectos que se deben verificar antes de tomar una decisión de compra para la producción industrial:
- ¿El solenoide ejerce la fuerza suficiente en el recorrido necesario?
- ¿Coincide el voltaje con el del sistema de control industrial?
- ¿Es aceptable el consumo actual?
- ¿Está bien definido el ciclo de trabajo?
- ¿Se ha evaluado el aumento de temperatura?
- ¿El diseño es compatible con la vida útil requerida?
- ¿Es aceptable el tiempo de respuesta de la máquina?
- ¿El entorno operativo se encuentra dentro de las capacidades del solenoide?
- ¿Se pueden personalizar los parámetros mecánicos y eléctricos?
- ¿Puede el proveedor brindar soporte para prototipos y cambios de ingeniería?
- ¿Es aceptable el coste total a lo largo de la vida útil del producto?
18. Conclusiones
Elegir el solenoide push-pull adecuado para equipos industriales es mucho más que una simple comparación de voltaje, tamaño y precio.
La fuerza debe medirse en el recorrido de trabajo real. El ciclo de trabajo y la temperatura no son independientes. La bobina debe ajustarse a la potencia disponible. El diseño mecánico debe coincidir con la vida útil prevista. El actuador completo debe funcionar en condiciones industriales reales.
El proveedor adecuado de solenoides de empuje y tracción será tanto un socio de ingeniería como el fabricante de componentes.
Colaborar con el proveedor en la fase inicial del proyecto OEM. Definir la fuerza, el recorrido, el voltaje, el ciclo de trabajo, la temperatura, la vida útil y los requisitos ambientales y de instalación. Validar el solenoide seleccionado en la máquina real.
El proveedor adecuado de solenoides de empuje y tracción proporcionará datos técnicos, apoyará las pruebas de prototipos, identificará posibles problemas en la aplicación, ofrecerá la personalización adecuada y garantizará la calidad de fabricación del producto en la producción en masa.
Mediante el análisis de la capacidad de ingeniería y la fiabilidad de la fabricación, los compradores industriales reducirán los riesgos de desarrollo, aumentarán el rendimiento de los equipos y lograrán una solución de suministro fiable a largo plazo.
19. Preguntas frecuentes del proveedor de solenoides push-pull
1. ¿Qué función tiene un solenoide de empuje y tracción?
Un solenoide de empuje y tracción es un actuador electromagnético que transforma la energía eléctrica en movimiento mecánico lineal. Según su diseño y montaje, este movimiento puede utilizarse para empujar y tirar de un elemento mecánico.
2. ¿Cómo selecciono un proveedor de solenoides push-pull?
Seleccione el proveedor de solenoides de empuje-tracción que cuente con las capacidades de ingeniería adecuadas, datos de fuerza y carrera, diseño de bobina, rendimiento térmico, vida útil, calidad de fabricación, capacidades de personalización, soporte para prototipos y capacidad de producción.
3. ¿Qué información debo proporcionar al proveedor?
Voltaje, corriente disponible, carrera requerida, fuerza en la posición de carrera, tiempo de encendido/apagado, ciclo de trabajo, frecuencia de funcionamiento, dimensiones disponibles, rango de temperatura, vida útil esperada, condiciones ambientales, requisitos de montaje y cantidad anual.
4. ¿Cómo calculo la fuerza necesaria para un solenoide?
Primero, estime la carga mecánica. Luego, añada la resistencia del resorte, la fricción, la gravedad, la geometría del eslabón, la aceleración y otras fuerzas de resistencia. Añada el margen de ingeniería. Finalmente, calcule la fuerza requerida en el recorrido.
5. ¿Por qué cambia la fuerza del solenoide de empuje-tracción con el recorrido?
La fuerza del solenoide está determinada por el circuito magnético y el entrehierro entre los componentes magnéticos. Al cambiar la posición del émbolo, el circuito magnético cambia y, por lo tanto, la fuerza también cambia.
6. ¿Puedo hacer funcionar el solenoide de empuje-tracción de forma continua?
La posibilidad depende del diseño. Algunos diseños son adecuados para funcionamiento continuo, y otros para funcionamiento intermitente. Para el funcionamiento continuo, se deben considerar la potencia de la bobina, la disipación de calor, la temperatura ambiente, el aislamiento y los requisitos de fuerza.
7. ¿Debería utilizar un solenoide industrial de 12V o de 24V?
Ninguno de los voltajes ofrece un rendimiento superior. La selección del voltaje depende de la arquitectura de alimentación del equipo, la corriente disponible, la electrónica de control, el cableado, los requisitos de fuerza y otras limitaciones del sistema. La mayoría de los sistemas de control industrial utilizan 24 VCC, pero la aplicación determinará el voltaje final.
8. ¿Se puede personalizar un solenoide de empuje y tracción?
Sí. El proveedor podría personalizar el voltaje, la resistencia de la bobina, la fuerza, el recorrido, la geometría del émbolo, los resortes, los soportes de montaje, los cables, los conectores y las dimensiones. La personalización es posible, pero depende de los requisitos técnicos y la cantidad de producción.
9. ¿Cuál es la vida útil esperada del solenoide industrial de empuje-tracción?
La vida útil depende de la carga, el recorrido, la frecuencia de funcionamiento, el impacto, la temperatura, la alineación mecánica, el tratamiento superficial, la lubricación y otros parámetros. El comprador debe solicitar que se realicen pruebas de vida útil específicas para cada aplicación, y no basarse en las afirmaciones generales sobre la vida útil.
10. ¿Por qué es importante el ciclo de trabajo para la selección de un solenoide?
La temperatura de la bobina depende del ciclo de trabajo. El potente solenoide, diseñado para pulsos cortos, podría sobrecalentarse si se energiza durante demasiado tiempo. Los tiempos exactos de encendido y apagado permiten al proveedor seleccionar el diseño de bobina adecuado.
11. ¿Solvomotor estándar o personalizado? ¿Cuál elegir?
Seleccione el producto estándar si cumple con los requisitos de fuerza, carrera, voltaje, tamaño, ciclo de trabajo y vida útil. Personalización: Si el producto estándar no cumple con los requisitos mecánicos, eléctricos, ambientales o comerciales, considere la personalización.
12. Qué esperar de un fabricante de solenoides de empuje y tracción.
Soporte de ingeniería, datos de rendimiento documentados, capacidad de creación de prototipos, proceso de fabricación, control de calidad, experiencia en personalización, capacidad de pruebas de vida útil, control de cambios y capacidad para dar soporte a futuros volúmenes de producción.
