El ciclo de trabajo es la relación entre el tiempo de activación y el tiempo total del ciclo, y solo tiene sentido cuando se especifica junto con el período del ciclo. Un «25% de ciclo» describe tanto 1 second de activación / 3 seconds de desactivación como 100 seconds de activación / 300 seconds de desactivación, y ambos producen temperaturas de bobina completamente diferentes en el mismo solenoide. Especifique el tiempo de activación y el tiempo de desactivación en segundos; el porcentaje es un valor derivado, no una especificación.
¿Por qué dar solo un porcentaje no se considera una especificación?
Una bobina se calienta según una constante de tiempo térmica característica: el tiempo que tarda en alcanzar aproximadamente el 63% de su aumento de temperatura final. Para un solenoide pequeño, esa constante suele ser de decenas de segundos a unos pocos minutos. Lo importante es cómo se compara el tiempo de activación con ella.
La gran mayoría de los sobrecalentamientos en solenoides no se deben a piezas defectuosas, sino a un ciclo de trabajo mal especificado: el porcentaje de la ficha técnica es un límite térmico medido bajo condiciones de referencia específicas, no lo que su máquina hace en realidad. El aumento de temperatura del solenoide solo se puede calcular a partir de los segundos reales de activación y de reposo.
Si el tiempo de activación es mucho más corto que la constante de tiempo térmica, la bobina nunca se acerca a su temperatura de régimen permanente durante un pulso, y la potencia promedio a lo largo del ciclo determina el resultado. Si el tiempo de activación es comparable o mayor que la constante de tiempo, la bobina se acerca a su temperatura de servicio continuo durante cada pulso, y el pico importa más que el promedio. Por lo tanto, el mismo valor del 25% se ubica en dos regímenes térmicos completamente diferentes según el período.
¿Cómo se debe definir correctamente el ciclo de trabajo?
Los cuatro valores que lo definen adecuadamente
| Parámetro | Por qué es necesario | Forma habitual en que se especifica erróneamente |
|---|---|---|
| On-time (s) | Determina hasta qué punto de la curva de calentamiento asciende cada pulso | Se omite, dejando solo un porcentaje |
| Off-time (s) | Determina cuánto de ese calor se disipa antes del siguiente pulso | Se asume igual al «resto del ciclo» cuando la máquina en realidad permanece inactiva de forma irregular |
| Repetición en el peor de los casos | Las máquinas rara vez funcionan de manera continua a su ritmo promedio | Se indica el rendimiento promedio en lugar de la tasa de ráfaga |
| Temperatura ambiente en el punto de montaje | El aumento térmico se suma a la temperatura ambiente, y el margen térmico es lo que se agota | Se indica la temperatura ambiente general en lugar de la temperatura dentro del gabinete |
Estos cuatro valores se traducen en un aumento de temperatura previsto, y dicho aumento determina el requisito de la clase de aislamiento; el cálculo se detalla en el artículo sobre clases de aislamiento.
Servicio continuo, intermitente y el espacio intermedio
El servicio continuo significa que la bobina puede permanecer energizada indefinidamente sin exceder su límite térmico. Es una propiedad de diseño de la bobina, no un modo que se pueda seleccionar: una bobina clasificada para servicio intermitente no se convierte en una de servicio continuo por ser accionada suavemente; simplemente se sobrecalienta más despacio.
Las clasificaciones de servicio intermitente siempre van asociadas a un período. Una unidad descrita como «ED 25%, 5-minute period» está clasificada para 75 segundos activada y 225 segundos desactivada, y hacerla funcionar al 25% de un período de 20 segundos es un caso diferente y posiblemente aceptable, pero no es el nominal. Cuando una hoja de datos proporciona un porcentaje sin un período, trátelo como información faltante en lugar de como una autorización.
Cómo medir lo que realmente hace su máquina
Las estimaciones suelen fallar en la misma dirección: subestiman el tiempo de activación. El método fiable consiste en colocar una sonda de corriente en uno de los cables de la bobina y registrar unos minutos de funcionamiento normal, incluida la peor ráfaga que genere la máquina. Lea el tiempo de activación y el tiempo de desactivación directamente en la traza.
En este punto suelen surgir dos situaciones. En primer lugar, una corriente de mantenimiento que se suponía nula: un economizador PWM o un controlador que nunca libera por completo. En segundo lugar, secuencias en las que el actuador se vuelve a energizar antes de haber liberado, lo que el controlador registra como una sola operación y la bobina experimenta como una prolongada. Ambos casos modifican sustancialmente el perfil térmico, y el segundo también genera los fallos de liberación tratados en el artículo sobre fallos de liberación.
¿Cómo reducir la carga del ciclo de trabajo sin modificar la máquina?
Si el balance térmico no se cumple, las opciones por orden de coste son: reducir la corriente de mantenimiento tras la atracción (un economizador de atracción / mantenimiento suele reducir sustancialmente la disipación de retención, ya que mantener requiere mucha menos fuerza que atraer); mejorar la disipación térmica montando sobre metal en lugar de plástico; aumentar el tamaño del bastidor si el espacio disponible lo permite; y solo entonces elevar la clase de aislamiento.
Una unidad biestable (latching) elimina por completo la disipación de mantenimiento, ya que solo se requiere corriente para cambiar de estado. Esto resulta adecuado para actuadores que permanecen en reposo en una posición durante segundos o más, pero no aporta ninguna ventaja en una máquina que realiza pulsos breves y retorna; las compensaciones se detallan en la guía comparativa. Específicamente para entornos de alta repetición, el artículo sobre maquinaria de envasado aborda el mismo problema desde la perspectiva de la frecuencia de ciclo.
Cómo utiliza Shih Shin Technology sus datos de ciclo de trabajo
Cuando se devuelven casos de bobinas quemadas, en la mayoría de las ocasiones no se debe a piezas defectuosas, sino a que no se incluye el ciclo de trabajo en las especificaciones. Medimos el aumento de temperatura de cada unidad antes del envío, por lo que podemos decirle antes de la cotización si esta combinación de encendido/reposo no resistirá, en lugar de descubrirlo después de la producción en masa. Indique los segundos, no el porcentaje.
Dos valores en segundos valen más que un porcentaje
En realidad, de lo que trata este artículo es muy sencillo: el porcentaje lo midieron otros bajo condiciones distintas, mientras que los segundos corresponden a lo que su máquina hace realmente.
Por eso, primero preguntamos cómo funciona el ciclo más exigente: cuántos segundos energizado y cuántos segundos en reposo. Con estos dos números, sumados a la temperatura ambiente en el punto de instalación (no la temperatura de la fábrica) y la fuerza de atracción requerida según la carrera de trabajo, se puede calcular el balance térmico y, en consecuencia, definir el tamaño del bastidor y la clase de aislamiento.
Envíe estos tiempos en segundos a info@solenoids.com.tw o utilice el formulario de RFQ. En días laborables solemos responder en un plazo de 24 a 48 horas, adjuntando el aumento de temperatura previsto bajo sus condiciones y el modelo correspondiente. Si todavía está eligiendo una serie, la guía general de selección de solenoides es un mejor punto de partida.
Preguntas frecuentes
¿Qué significa ED 25% en la hoja de datos de un solenoide?
Significa que la unidad está clasificada para energizarse durante el 25% de un período de ciclo especificado. El período es la mitad esencial de esa especificación: ED 25% en un período de 5 minutos permite 75 segundos de energización continua, mientras que ED 25% en un período de 20 segundos permite solo 5 segundos. Si no se indica el período, la especificación está incompleta.
¿Puedo hacer funcionar un solenoide de servicio intermitente de forma continua a tensión reducida?
A veces, pero debe calcularse en lugar de asumirse, y conlleva una pérdida de fuerza. La disipación disminuye con el cuadrado de la tensión, por lo que una reducción significativa de calor implica una reducción significativa de corriente y, por tanto, de fuerza, a menudo por debajo de lo que la aplicación necesita en el entrehierro de trabajo. Reducir la corriente de mantenimiento tras la atracción suele ser la mejor opción, ya que la fuerza máxima solo se requiere durante la carrera de atracción.
¿Cuánto tarda una bobina en alcanzar su temperatura final?
Varias constantes de tiempo térmicas; comúnmente de unos minutos a decenas de minutos, dependiendo del tamaño del bastidor y del montaje. Por esta razón, una prueba rápida en banco puede parecer totalmente correcta: la bobina todavía sigue aumentando de temperatura. Cualquier comprobación térmica debe ejecutarse durante el tiempo suficiente para que la temperatura deje de subir, y debe realizarse en la disposición de montaje real.
¿Un ciclo de trabajo más alto requiere un solenoide más grande o una clase de aislamiento superior?
Ambas son opciones y resuelven aspectos diferentes. Un bastidor más grande reduce el propio aumento de temperatura gracias a una mayor masa térmica y superficie. Una clase de aislamiento superior no reduce la temperatura en absoluto: eleva el límite que la temperatura puede alcanzar. Por lo general, es preferible reducir el aumento térmico, ya que también prolonga la vida útil de la bobina en lugar de limitarse a tolerar el calor.
¿Por qué el mismo solenoide se sobrecalienta en verano pero no en invierno?
Porque el aumento de temperatura se suma a la temperatura ambiente. Una bobina que genera un aumento de 80 K alcanza 105 °C en una sala a 25 °C y 125 °C en un gabinete a 45 °C. Nada ha cambiado en el ciclo de trabajo; lo que cambió fue el margen térmico disponible. Por ello, la temperatura ambiente que debe indicarse es la del peor escenario en el punto de montaje, no el promedio anual.
