Construcción y simulación de una electroválvula

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Los valores tanto de masa del clavo y empaque (m), constante del resorte de cobre (k), se detallan a continuación:

[pic 40]

Figura 7. Experimento para encontrar la constante k del resorte.

Fuente: Propia

Para el montaje de los distintos elementos de la electroválvula, se procedió a montarlos en una llave de agua cortada en la mitad, para que se pudiera observa detalladamente como es el funcionamiento básico de una electroválvula. Cabe decir que el bobinado y la unión de los cables de salida del bobinado con el cargador se utilizaron spagueties. Pero además como al montarlos se veía cierta inestabilidad, se colocó silicona en algunas partes para hacer un poco más rígido a la electroválvula.

Y finalmente esta, se montó sobre una base de madera, para su exhibición, tal como se muestra en las siguientes figuras:

[pic 41]

Figura 8. Electroválvula terminada.

Fuente: Propia

3. Modelo matemático y Simulación en Simulink.

3.1 Sistema Eléctrico

Reemplazando:

[pic 42]

3.2 Sistema de conversión

Reemplazando:

[pic 43]

3.3 Sistema Mecánico

Reemplazando:

[pic 44]

3.4 Modelo en Simulink

[pic 45]

Figura 9. Diagrama de Bloques. Fuente: Propia

4. Comprobación de resultados teóricos y experimentales.

4.1 Resultados teóricos

En la gráfica se observa un desplazamiento de casi 9mm lo cual no se aleja mucho del resultado experimental que salió 6.7 mm. Así mismo se observa q el tiempo de estabilización es muy rápido.

[pic 46]

Figura 10. Gráfica del desplazamiento vs tiempo. Fuente: Propia

4.2 Resultados experimentales

Con los resultados experimentales se obtuvo un desplazamiento (compresión) del resorte de 6.7 mm aplicando un voltaje de 13.96 voltios de corriente DC. Cabe decir que el resorte presentaba buena compresión y no se trababa al momento de realizar las pruebas de funcionamiento.

5. Conclusiones y Recomendaciones.

5.1 Conclusiones

- Un resorte con menor rigidez permitió una mayor deformación del mismo y así una mayor apertura de la válvula al paso del fluido.

- Se obtuvo una buena compresión del resorte al aplicar una fuente de 13.96 voltios a 500 miliamperios, y se escuchó un sonido normal de funcionamiento de la bobina.

- Se observó un movimiento de sube y baja repetitivo (parecido al de una máquina de coser) por parte del clavo cuando se aplicó una fuerte DC de 12 voltios a 1 amperio.

- Se sintió que no hubo recalentamiento de la bobina al aplicar 13.96 voltio en DC, pero cuando se aplicó 12 voltios en AC, la bobina tendió a elevar su temperatura en menos de 10 segundos.

- Los bloques de funciones de transferencia de Simulink son de mucha utilidad ya que permiten la realizar la simulación de un sistemas con muy pocos diagramas de bloques, ya que si quisiéramos representar las ecuaciones de los 3 subsistemas se tornaría más complicado.

5.2 Recomendaciones

- Verificar que el tubo guía para el clavo o cualquier otra masa (m), no presente de masa dificultad para desplazarse por ella, ya que la masa (m), puede quedar trabada y no funcionaría correctamente.

- No enredar el cable del bobinado, ya que se creará algo parecido a unos grumos, lo cual dificultará el enrollado y con eso se reducirá el campo magnético en la bobina.

- Medir correctamente voltajes de las distintas fuentes empleadas para verificar cuál de todas ellas es una correcta elección.

6. Bibliografía

[1] Cálculo de la inductancia. Recuperado de: http://gemini.udistrital.edu.co/comunidad/grupos/gispud/ac/cap_2/11_bobina_ideal.html

[2] Permeabilidad del hierro. Recuperado de: http://www1.frm.utn.edu.ar/tecnologiae/apuntes/materiales_magneticos.pdf

[3]Recuperado de: http://www.inoxidable.com/propiedades1.htm

[4]Rao S. (2012) “Vibraciones mecánicas”. Quinta edición.

[5] Recuperado de: www.valvias.com/historia.php