Una servoválvula electrohidráulica ( EHSV ) es una válvula operada eléctricamente que controla cómo se envía el fluido hidráulico a un actuador . [1] [2] [3] [4] [5] [6] Las servoválvulas se utilizan a menudo para controlar cilindros hidráulicos potentes con una señal eléctrica muy pequeña . Las servoválvulas pueden proporcionar un control preciso de la posición, la velocidad, la presión y la fuerza con buenas características de amortiguación posterior al movimiento.
La servoválvula electrohidráulica apareció por primera vez en la Segunda Guerra Mundial . Las EHSV en uso durante la década de 1940 se caracterizaban por una precisión deficiente y tiempos de respuesta lentos debido a la incapacidad de convertir rápidamente las señales eléctricas en flujos hidráulicos. La primera servoválvula de dos etapas utilizaba un solenoide para accionar un carrete de primera etapa que, a su vez, impulsaba una etapa principal giratoria. [7] Las servoválvulas de la era de la Segunda Guerra Mundial eran similares a esta: utilizaban un solenoide para accionar una válvula de carrete.
El avance de las válvulas de alta presión despegaron en la década de 1950, en gran medida debido a la adopción de motores de par de imán permanente como primera etapa (en lugar de solenoides). Esto dio como resultado tiempos de respuesta mucho mejores y una reducción en la potencia utilizada para controlar las válvulas.
Las servoválvulas electrohidráulicas pueden constar de una o más etapas. Una servoválvula de una etapa utiliza un motor de par para posicionar directamente una válvula de carrete. Las servoválvulas de una etapa sufren limitaciones en la capacidad de flujo y la estabilidad debido a los requisitos de potencia del motor de par. Las servoválvulas de dos etapas pueden utilizar válvulas de aleta, de tubo de chorro o de chorro deflector como primeras etapas del amplificador hidráulico para posicionar una válvula de carrete de segunda etapa. Este diseño da como resultado aumentos significativos en la capacidad de flujo, la estabilidad y la salida de fuerza de la servoválvula. De manera similar, las servoválvulas de tres etapas pueden utilizar una válvula de carrete de etapa intermedia para posicionar una válvula de carrete de tercera etapa más grande. Las servoválvulas de tres etapas están limitadas a aplicaciones de potencia muy alta, donde se requieren flujos significativos.
Además, las servoválvulas de dos etapas se pueden clasificar según el tipo de retroalimentación que se utiliza para la segunda etapa, que puede ser la posición del carrete, la presión de carga o la retroalimentación del caudal de carga. Lo más común es que las servoválvulas de dos etapas utilicen retroalimentación de posición, que puede clasificarse además por retroalimentación directa, retroalimentación de fuerza o centrado de resorte.
Una servoválvula recibe fluido hidráulico presurizado de una fuente, normalmente una bomba hidráulica. Luego transfiere el fluido a un cilindro hidráulico de una manera muy controlada. Normalmente, la válvula moverá el carrete proporcionalmente a una señal eléctrica que recibe, controlando indirectamente el caudal. Las válvulas de control hidráulico simples son binarias, están encendidas o apagadas. Las servoválvulas se diferencian en que pueden variar continuamente el caudal que suministran desde cero hasta su caudal máximo nominal, o hasta que la presión de salida alcance la presión suministrada. Las servoválvulas más complejas pueden controlar otros parámetros. Por ejemplo, algunas tienen retroalimentación interna para que la señal de entrada controle eficazmente el caudal o la presión de salida, en lugar de la posición del carrete.
Las servoválvulas se utilizan a menudo en un control de retroalimentación en el que se mide la posición o la fuerza sobre un cilindro hidráulico y se envía de vuelta a un controlador que varía la señal enviada a la servoválvula. Esto permite un control muy preciso del cilindro. [8] [4]
Un ejemplo de uso de la válvula servo es en el moldeo por soplado , donde la válvula servo controla el espesor de la pared del plástico extruido que compone la botella o el recipiente mediante el uso de una matriz deformable. [9] La retroalimentación mecánica ha sido reemplazada por una retroalimentación eléctrica con un transductor de posición. La electrónica integrada cierra el bucle de posición del carrete. Estas válvulas son adecuadas para sistemas de control electrohidráulicos de posición, velocidad, presión o fuerza con requisitos de respuesta dinámica extremadamente altos.
Las servoválvulas se utilizan para regular el flujo de combustible en un motor de turbofán controlado por FADEC . En los aviones fly-by-wire , las superficies de control suelen ser movidas por servoválvulas conectadas a cilindros hidráulicos. Las señales a las servoválvulas son controladas por una computadora de control de vuelo que recibe órdenes del piloto y monitorea el vuelo de la aeronave.