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 potentes cilindros hidráulicos 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 post-movimiento.
La servoválvula electrohidráulica apareció por primera vez en la Segunda Guerra Mundial . Los EHSV utilizados durante la década de 1940 se caracterizaban por una precisión deficiente y tiempos de respuesta lentos debido a la incapacidad de convertir rápidamente 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: usaban un solenoide para accionar una válvula de carrete.
El avance de los EHSV despegó en la década de 1950, en gran parte debido a la adopción de motores de torsión de imanes permanentes como primera etapa (a diferencia de los solenoides). Esto resultó en tiempos de respuesta muy mejorados 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 sola etapa utiliza un motor de torsión para posicionar directamente una válvula de carrete. Las servoválvulas de una sola etapa sufren limitaciones en la capacidad de flujo y la estabilidad debido a los requisitos de potencia del motor de torsión. Las servoválvulas de dos etapas pueden utilizar válvulas de aleta, tubo de chorro o chorro deflector como primeras etapas del amplificador hidráulico para colocar 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 usar una válvula de carrete de etapa intermedia para colocar una válvula de carrete de tercera etapa más grande. Las servoválvulas de tres etapas están limitadas a aplicaciones de muy alta potencia, donde se requieren flujos importantes.
Además, las servoválvulas de dos etapas pueden clasificarse según el tipo de retroalimentación utilizada para la segunda etapa; que puede ser la posición del carrete, la presión de carga o la retroalimentación del flujo de carga. Lo más común es que las servoválvulas de dos etapas utilicen retroalimentación de posición; que además puede clasificarse por retroalimentación directa, retroalimentación de fuerza o centrado por resorte.
Una servoválvula recibe fluido hidráulico presurizado desde una fuente, normalmente una bomba hidráulica. Luego transfiere el fluido a un cilindro hidráulico de manera estrechamente 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 abiertas o cerradas. Las servoválvulas se diferencian en que pueden variar continuamente el flujo que suministran desde cero hasta su flujo máximo nominal, o hasta que la presión de salida alcance la presión suministrada. Servoválvulas más complejas pueden controlar otros parámetros. Por ejemplo, algunos tienen retroalimentación interna para que la señal de entrada controle efectivamente el flujo o la presión de salida, en lugar de la posición del carrete.
Las servoválvulas se utilizan a menudo en un control de retroalimentación donde se mide la posición o la fuerza sobre un cilindro hidráulico y se devuelve 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 servoválvula es el moldeo por soplado , donde la servoválvula controla el espesor de la pared del plástico extruido que constituye la botella o recipiente mediante el uso de una matriz deformable. [9] La captación mecánica ha sido sustituida por una captación eléctrica con un transductor de posición. La electrónica integrada cierra el bucle de posición de la bobina. Estas válvulas son adecuadas para sistemas electrohidráulicos de control de posición, velocidad, presión o fuerza con requisitos de respuesta dinámica extremadamente altos.
Las servoválvulas se utilizan para regular el flujo de combustible hacia un motor turbofan gobernado por FADEC . En los aviones fly-by-wire, las superficies de control suelen moverse mediante servoválvulas conectadas a cilindros hidráulicos. Las señales a las servoválvulas están controladas por una computadora de control de vuelo que recibe órdenes del piloto y monitorea el vuelo de la aeronave.