O que é uma válvula solenoide? Compreender os tipos, o funcionamento e as aplicações

Um simples aparelho de uso quotidiano ou um sistema automatizado incorpora uma electroválvula que é um componente muito importante. Regula o fluxo de líquidos e gases. Respondem a sinais de corrente eléctrica. Desta forma, estas válvulas controlam os fluidos com grande precisão e em tempo real. Então, o que é uma válvula solenoide? O que faz uma electroválvula? Como é que funciona? Como é que uma válvula solenoide funciona? Quais são os seus tipos de válvulas e utilizações?

Válvula solenoide: Definição e componentes principais

Em termos simples, uma válvula solenoide é um tipo de válvula automática. Também é conhecida como válvula de funcionamento eletromecânico ou válvula de controlo por solenoide. Utiliza a força electromagnética para controlar se as vias de fluxo estão abertas ou fechadas. Pense nela como um interrutor que pode ser controlado com eletricidade a partir de uma grande distância. Não é necessário rodá-lo à mão. Esta capacidade de ser controlada por eletricidade permite que as válvulas solenóides façam facilmente parte de diferentes sistemas automatizados. Conhecer a função básica da válvula solenoide ajuda a compreender o seu papel.

Para compreender uma electroválvula, é necessário conhecer as suas partes principais:

• Bobina de solenoide: Esta é a parte principal de alimentação da válvula. Quando a eletricidade passa por ela, cria um campo eletromagnético. Recebe sinais eléctricos e transforma-os em sinais magnéticos. A bobina contém frequentemente fio de cobre.
• Corpo da válvula: Esta é a estrutura principal. É por onde passa o fluido. Tem portas por onde o fluido entra (porta de entrada) e sai (porta de saída).
• Êmbolo ou Armadura: Esta é uma peça que se pode mover. Move-se devido à força magnética. É a peça chave que faz com que a válvula abra ou feche. 
• Tubo do núcleo: Este tubo encontra-se no interior da bobina. Orienta o movimento do êmbolo.
• Mola: Esta peça faz frequentemente regressar o êmbolo à sua primeira posição quando a força magnética desaparece.
• Vedantes: Estas peças asseguram que a válvula não tem fugas quando está fechada.

Conhecer estes componentes básicos ajuda-nos a compreender bem a função da válvula solenoide.

Como é que uma válvula solenoide funciona realmente? 

Uma válvula solenoide funciona segundo o princípio da indução electromagnética. Quando a corrente eléctrica flui através da bobina do solenoide, forma-se um forte campo eletromagnético na sua região central. Este campo eletromagnético atrai ou repele o êmbolo no seu interior, fazendo-o mover-se. Este movimento gera energia mecânica. O movimento do êmbolo abre ou fecha o percurso do fluxo na válvula, direta ou indiretamente. Quando a alimentação é desligada, o campo eletromagnético perde-se. O êmbolo regressa à sua posição original através da força da mola ou da pressão média. A trajetória da válvula volta igualmente à sua posição inicial. O controlo do estado ligado e desligado da bobina permite regular com precisão o fluxo do fluido. É assim que funciona a válvula solenoide.

Principais tipos de válvulas solenóides explicados de forma simples

Existem muitos tipos de válvulas solenóides. Estas satisfazem várias necessidades de controlo do fluxo de fluidos na automatização. Compreender estes tipos básicos de válvulas é como ter um mapa. Ajuda-o a encontrar o seu caminho no mundo diversificado das válvulas. Podemos olhar para elas a partir de alguns pontos principais.

Por número de formas

1. Válvula solenoide de duas vias (Válvula solenoide de 2 vias)

 

• Como funciona: Esta configuração de duas portas é a forma mais simples de uma válvula solenoide. Uma das portas é uma porta de entrada para a entrada de fluido e a outra é uma porta de saída para a saída de fluido. O "on" do solenoide é para quando a válvula abre e o "op" é para quando a válvula fecha. Apertar e desapertar ambos os orifícios e o fluxo cruzado controlará o fluxo de fluido entre os orifícios. O fluido fluirá através dos canais durante a fase aberta das trajectórias e permanecerá imóvel durante a fase fechada. No que respeita ao mecanismo, existe normalmente um mecanismo de mergulho que se move para a frente e para trás para abrir uma válvula.
• Vantagens: Mecanismos muito fáceis, design compacto, acessível e o controlo mecânico tem a resposta mais simples - a válvula pode ser aberta ou fechada (duas posições).
• Exemplo: Esta configuração tem o maior número de utilizadores e pode ser encontrada em qualquer aplicação com controlo básico de fluidos, por exemplo, controlo de zonas em irrigação automática por inundação, segurança de chama de fogão a gás, água em máquinas de lavar roupa, arranque/paragem em tubagens industriais.

2. Válvula solenoide de três vias (Válvula solenoide de 3 vias)

• Como funciona: Uma válvula solenoide de três vias tem três portas. Os caminhos de ligação entre estas portas podem ser alterados com base no estado da válvula. Uma operação comum é trocar a ligação de uma porta a duas outras portas. Por exemplo, pode ligar o orifício A ao orifício B e simultaneamente fechar o caminho do orifício A ao orifício C. Num estado diferente, liga o orifício A ao orifício C enquanto fecha o caminho do orifício A ao orifício B. Algumas válvulas de três vias também têm um orifício ligado a um dos outros dois orifícios enquanto o terceiro orifício está aberto à atmosfera para ventilação de ar.  
• Vantagens: A direção do fluxo de fluido pode ser alterada ou ramificada e dividida. Por estas razões, tem maior flexibilidade do que uma válvula de duas vias. É sobretudo utilizada para controlar o movimento de cilindros de ar de duplo efeito ou de cilindros hidráulicos no caso de duas fontes de fluido.  
• Exemplos: Controlar os ciclos de cilindros de ar/óleo em sistemas pneumáticos ou hidráulicos, comutar fontes de fluido para duas tubagens diferentes, misturar, dividir dois fluidos, operar actuadores pneumáticos/hidráulicos para grandes válvulas de controlo.

Por estado inicial

3. Válvula solenoide normalmente fechada (Válvula solenoide normalmente fechada, NC)

 

• Como funciona: Normalmente fechada significa que o percurso do fluxo no interior da válvula está fechado quando não há energia para a bobina do solenoide. O caminho é aberto apenas quando a bobina recebe energia e é gerada força electromagnética suficiente. Quando a energia é removida, uma mola do sistema ou a pressão do fluido, dependendo do tipo de válvula, fará com que a válvula regresse automaticamente ao estado fechado.
• Vantagens: Este é o tipo mais seguro e mais eficiente em termos energéticos (em situações em que o fluido não precisa de estar a circular durante a maior parte do tempo). Fecha-se automaticamente quando a energia ou o sistema falha. Esta funcionalidade impede a descarga não comandada de fluido. A válvula é normalmente utilizada para funções de comutação seguras.
• Exemplo: A maioria das aplicações que necessitam de controlo de fluidos ligados e desligados no caso da água, ar, gás e similares em que se espera que o fluxo pare em caso de desligamento. incluindo, mas não se limitando a, válvulas de controlo principal em condutas industriais, tratamento de água, válvulas de entrada de água em aparelhos como máquinas de lavar roupa e louça e numerosos circuitos.

4. Válvula solenoide normalmente aberta (válvula solenoide NO)

 

• Como funciona: Normalmente aberta implica que, quando não é aplicada energia à bobina do solenoide, a passagem interna da válvula está aberta, permitindo um fluxo de fluido sem restrições. A bobina sendo energizada e criando assim alguma força magnética é o que fecha o caminho da válvula. Quando a alimentação é desligada, a válvula regressa ao estado aberto através de uma mola.
• Vantagens: Ideal para aplicações que requerem um fluxo ininterrupto durante longos períodos de tempo. Nestas situações, há uma poupança de energia eléctrica no encerramento da eletricidade gasta porque o NA apenas necessita de energia para fechar. Não são necessários esforços para manter o controlo ativo quando se perde a energia. Por vezes, este sistema é utilizado em sistemas de arrefecimento de emergência ou de drenagem. A sua aplicabilidade é mais limitada do que a das válvulas normalmente fechadas.
• Exemplo: Aplicações em que uma determinada secção do NA tem de permanecer operacional durante longos períodos de tempo (por exemplo, alguns refrigeradores, sistemas de ventilação). Ou quando tem de permanecer aberto em caso de corte de energia ativa durante um período prolongado para drenagem ou arrefecimento rápido.

Por princípio de funcionamento

5. Válvula solenoide de ação direta (Válvula solenoide de ação direta)

 

• Como funciona: Para uma válvula de ação direta, a força electromagnética exercida pela bobina do solenoide influencia o êmbolo ou a armadura associada à abertura primária da válvula. Esta força electromagnética vence a força da mola e a pressão do fluido na abertura da válvula. Isto posiciona a abertura em repouso ou numa posição actuada.
• Vantagens: A bomba não necessita de tanta energia para funcionar como as outras bombas. Além disso, não é necessária uma pressão diferencial mínima no sistema para funcionar com boa fiabilidade. Por isso, é adequada para condições de pressão zero, baixa pressão e até vácuo. A solução proposta permite tempos de resposta rápidos. Este tipo requer frequentemente uma potência de controlo reduzida.
• Exemplo: Os cenários típicos incluem utilizações de baixo vácuo e baixa pressão, como pequenos dispositivos, máquinas de análise e embaladoras a vácuo. Exemplos mais específicos incluem dispositivos sem diferença de pressão suficiente no arranque. Este é um tipo comum de funcionamento direto.

6. Válvula solenoide operada por piloto (Válvula solenoide operada por piloto)

• Como funciona: A válvula operada por piloto funciona de uma forma mais inteligente. A abertura da válvula não é movida diretamente pela força electromagnética da bobina; em vez disso, controla uma pequena abertura da válvula piloto. Esta pequena abertura da válvula piloto utiliza o fluido para criar uma diferença de pressão na membrana ou no pistão da válvula principal. A diferença de pressão do fluido que move a membrana ou o pistão para abrir ou fechar a válvula principal é o que efetivamente faz o trabalho.
• Vantagens: A principal vantagem é a capacidade de controlar tamanhos maiores, pressões mais elevadas e caudais mais elevados com uma força electromagnética relativamente pequena. Pode ser comparada com válvulas de ação direta para o mesmo caudal e pressão. A potência utilizada é menor.
• Exemplo: Utiliza-se na maioria das tubagens industriais. Situações que requerem o controlo de grandes caudais a alta pressão, como sistemas de irrigação para a agricultura, unidades industriais para tratamento de água, controlo de actuadores pneumáticos para grandes instalações, sistemas hidráulicos para a indústria, etc. Tenha também em atenção que as válvulas pilotadas necessitam normalmente de uma certa diferença de pressão mínima para um controlo adequado.

Para um resumo rápido, eis um quadro de classificação de base:

Como são agrupados	Tipo comum	Modo de funcionamento simples	Principais vantagens	Utilizações típicas
Por número de formas	Duas vias (2 vias)	Abrir ou fechar dois portos	Simples, direto, de baixo custo	Vários controlos de ligar/desligar
	Tridireccional (3 vias)	Ligações de comutação de três portas	Função flexível, pode desviar/comutar	Controlo do cilindro, comutação de fluidos
Por estado inicial	Normalmente fechado (NC)	Fechado quando desligado, aberto quando ligado	Seguro, economizador de energia (na maioria das utilizações)	Fecho de segurança, entrada de água
	Normalmente Aberto (NA)	Aberto quando desligado, fechado quando ligado	Poupança de energia para um fluxo longo, permanece aberto quando desligado	Arrefecimento, drenagem de emergência
Por princípio de funcionamento	Ação direta (direta)	A força electromagnética move diretamente a abertura da válvula	Sem necessidade de pressão mínima, rápido	Baixa pressão, baixo caudal, vácuo
	Piloto-operado (Piloto)	Controla um pequeno orifício com força magnética, utiliza a diferença de pressão do fluido para mover a válvula principal	Controla grandes caudais/pressões, menor consumo de energia	Tubos industriais de alta pressão e alto caudal

 

Diversas aplicações em vários sectores

As válvulas solenóides são utilizadas em muitas indústrias e na vida quotidiana. São peças importantes que fazem funcionar muitos sistemas automatizados. Eis alguns exemplos:

• Nas nossas casas, as válvulas que permitem o fluxo de água para as máquinas de lavar roupa ou para as máquinas de café utilizam frequentemente válvulas solenóides. Também algumas sanitas inteligentes as utilizam para controlar o fluxo de água do autoclismo. Recebem sinais eléctricos dos programas e controlam exatamente o fluxo de água.
• Nos automóveis, as electroválvulas são utilizadas no sistema de injeção de combustível (para controlar a quantidade de combustível), no sistema de travagem ABS (para controlar a pressão do líquido dos travões) e nas caixas de velocidades automáticas. Ajudam a controlar os fluidos com precisão e rapidez.
• Na automação industrial, as válvulas solenóides são muito utilizadas. Controlam peças que utilizam ar (actuadores pneumáticos) ou pressão de óleo (sistemas hidráulicos). Também estão presentes em robots industriais e linhas de montagem. Ajudam a mover coisas, a fazer mover os braços dos robôs e a mudar as etapas de um processo de trabalho. São fundamentais em muitos sistemas de controlo de processos.
• Na agricultura, os sistemas automatizados de rega das plantas utilizam muitas electroválvulas. Estas controlam o fluxo de água para diferentes áreas e ajudam a poupar água.
• No equipamento médico, o controlo exato dos fluidos é muito importante. As válvulas solenóides são frequentemente utilizadas em máquinas como ventiladores e dispositivos de teste. Controlam a forma como os gases e os líquidos se movem e o seu caudal.
• Nos sistemas AVAC (para aquecimento, arrefecimento e ar), as válvulas solenóides controlam o fluxo de líquido de arrefecimento, água ou vapor. Isto ajuda a regular a temperatura e a humidade.

Assim, desde os pequenos dispositivos domésticos até às grandes máquinas nas fábricas, as válvulas solenóides fornecem controlo utilizando eletricidade. Funcionam de forma fiável e rápida.

Vantagens da utilização de válvulas solenóides em sistemas 

As válvulas solenóides são muito populares na automação. Isto deve-se ao facto de apresentarem várias vantagens claras:

• Reação rápida e controlo preciso: As válvulas solenóides podem abrir ou fechar muito rapidamente após receberem um sinal elétrico. A sua velocidade de reação é muito mais rápida do que a das válvulas manuais e, frequentemente, mais rápida do que a de muitas válvulas eléctricas ou pneumáticas. Esta reação rápida torna-as muito boas para utilizações que necessitem de uma temporização exacta ou de uma paragem rápida em situações de emergência. Por exemplo, ligar e desligar com muita frequência, ou em sistemas de segurança que ligam diferentes partes.
• Fácil de automatizar e controlar à distância: As válvulas solenóides utilizam eletricidade para o controlo. Isto adapta-se bem aos sistemas de automação modernos. Podem ser ligadas diretamente a PLCs, microcontroladores, DCS ou outros sistemas de controlo. Não necessitam de peças mecânicas complexas ou outras fontes de energia (como ar comprimido). Isto torna o seu controlo à distância ou através de um programa muito simples. Podem facilmente fazer parte de sistemas que funcionam por si próprios ou de fábricas inteligentes.
• Tamanho pequeno, poupa espaço: As válvulas solenóides são normalmente fabricadas num tamanho muito pequeno. Isto é comparado com os antigos tipos de válvulas que necessitam de grandes rodas, caixas de velocidades ou cilindros. As válvulas de ação direta ou pequenas válvulas operadas por piloto são especialmente pequenas e leves. Têm um design compacto. São muito boas quando o espaço de instalação é limitado em equipamentos ou sistemas.
• Segurança e fiabilidade (quando escolhidas corretamente): Quando se escolhe o tipo certo de válvula solenoide (incluindo o tipo de válvula, pressão, fluido, material, etc.) e se instala e utiliza corretamente, as válvulas solenóides são normalmente muito fiáveis e têm uma longa vida útil. As válvulas normalmente fechadas, em particular, voltam automaticamente a uma posição segura se houver perda de energia. Este facto proporciona uma segurança básica se algo correr mal. Podem proporcionar uma comutação segura.
• Eficiência energética (para determinadas utilizações): As válvulas solenóides utilizam energia eléctrica quando mudam de estado (abrem ou fecham). Mas em muitas utilizações em que apenas necessitam de energia durante um curto período de tempo ou permanecem fechadas durante muito tempo, a energia total utilizada pode ser inferior à de outras válvulas automáticas que necessitam de ar constante ou de um motor. As válvulas solenóides de fecho não utilizam qualquer potência para se manterem na sua posição após a comutação. Requerem frequentemente pouca potência de controlo.

Estas vantagens em conjunto fazem das válvulas solenóides uma excelente escolha para controlar automaticamente o fluido de uma forma eficaz, flexível e fiável.

Selecionar a válvula solenoide certa para as suas necessidades

A escolha da válvula solenoide correta é importante para que um sistema funcione bem e de forma estável. Com base nas suas diferentes necessidades, a escolha do tipo correto de válvula é fundamental.

Passo 1: Definir a ação que pretende controlar - Escolher o número de formas

Em primeiro lugar, deve perguntar-se a si próprio: Que tipo de "ação" de controlo de fluidos quero que aconteça?

• Se apenas necessitar de ligar ou desligar o fluxo de fluido, como uma torneira de água, deve escolher a válvula solenoide de 2 vias mais comum.
• Se for necessário alterar a direção do fluxo de fluido, dividir o fluxo ou deixar sair a pressão (ventilação), normalmente é necessária uma válvula solenoide de 3 vias.

Passo 2: Considerar a segurança e a poupança de energia - Normalmente Aberto vs. Normalmente Fechado

Em seguida, pense: Em que estado deve estar a válvula quando não há energia eléctrica?

• Para segurança na maioria das utilizações, pretende-se que o fluido pare automaticamente se houver perda de energia. Para isso, deve escolher uma válvula solenoide Normalmente Fechada (NF). Esta é a escolha padrão.
• Se o seu sistema necessitar que o fluido flua durante a maior parte do tempo e se permanecer aberto quando a alimentação está desligada for mais seguro ou poupar energia, é melhor escolher uma válvula solenoide Normalmente Aberta (NA).

Etapa 3: Fazer corresponder as caraterísticas do fluido, a pressão e o caudal - princípio de funcionamento e material

Observe atentamente como é o fluido, a pressão de trabalho e o caudal. Isto ajuda-o a escolher o princípio de funcionamento e o material correto:

• Para utilizações com baixa pressão, baixo caudal, vácuo ou que necessitem de uma diferença de pressão zero para arrancar, uma válvula solenoide de ação direta é a melhor escolha.
• Para utilizações com pressão mais elevada e caudal elevado, se o sistema tiver uma diferença de pressão suficiente, a escolha de uma válvula solenoide de comando piloto é mais económica. O tipo de fluido e a sua temperatura indicam-lhe o material de que o corpo da válvula e os vedantes devem ser feitos (como materiais especiais para fluidos que corroem o metal ou para locais muito quentes). Esta é a escolha dos materiais. A escolha do material errado pode danificar a válvula e fazer com que esta não dure muito tempo. É como pôr o combustível errado num carro.

Passo 4: Confirmar os parâmetros eléctricos e o método de ligação

Por fim, verifique se a electroválvula se adapta ao seu sistema de controlo de eletricidade e à forma como se liga aos tubos:

• De que tensão (CA ou CC) necessita a bobina da válvula solenoide? Esta é a energia que faz o "cérebro" funcionar.
• Qual é o tamanho da ligação do tubo? Que tipo de rosca ou flange é necessário? Isto garante que a válvula pode ser colocada no seu sistema de tubagem da forma correta.

A seleção da válvula solenoide correta entre muitos tipos e parâmetros é crucial para o desempenho e fiabilidade do sistema. Para tal, é necessário não só conhecer a válvula, mas também tirar partido dos conhecimentos e da experiência profissional do fornecedor. Empresas como a VINCER, focadas em válvulas automatizadas, fornecem um valor significativo neste domínio. Oferecem mais do que produtos; a sua equipa técnica profissional efectua uma análise detalhada em 8 dimensões das condições de trabalho do cliente (meio, temperatura, pressão, norma de ligação, método de controlo, etc.). Com base nisto, fornecem sugestões exactas de tipos de válvulas e podem oferecer soluções personalizadas de válvulas solenóides. A sua rica experiência na indústria ajuda a identificar potenciais riscos e um rigoroso controlo de qualidade garante produtos fiáveis. Esta assistência profissional na seleção ajuda os clientes a evitar erros dispendiosos numa fase inicial. Escolher a VINCER significa escolher um parceiro fiável que oferece um serviço completo e um forte apoio técnico para garantir que obtém a válvula solenoide que melhor se adapta às suas necessidades.

Conselhos de manutenção e resolução de problemas comuns

A manutenção regular e o conhecimento das formas básicas de resolver problemas são muito importantes. Garantem que uma válvula solenoide funciona de forma fiável durante muito tempo.

• Manutenção básica: Verifique regularmente o exterior da válvula e mantenha-o limpo. Verifique se as ligações eléctricas são fortes e se as ligações dos tubos não têm fugas. Prestar especial atenção: Se o fluido tiver sujidade, é necessário instalar e limpar regularmente um filtro antes da válvula. Isto impede que a sujidade desgaste as peças no interior e encurta a sua vida útil. A sujidade é como uma lixa para as peças interiores.
• Problemas comuns e o que verificar: 

1. A válvula não se move: O problema mais direto. Primeiro, verifique se a válvula tem energia e a tensão correta. Se a alimentação estiver correta, a bobina pode estar queimada ou um fio interno pode estar partido. Por vezes, o êmbolo fica preso porque está velho ou tem sujidade no interior. 
2. A válvula não fecha completamente (fugas): Isto acontece normalmente porque a abertura da válvula não está bem vedada. As razões mais comuns são a sujidade presa na abertura ou o vedante gasto/danificado. Uma mola fraca também pode fazer com que a válvula não feche bem. 
3. A válvula não abre totalmente (caudal baixo): Para além de problemas de alimentação, isto pode dever-se ao facto de o filtro na entrada estar bloqueado (especialmente nos tipos piloto), ou de algo no interior bloquear o caminho principal, ou (nos tipos piloto) de não haver diferença de pressão suficiente. 
4. Barulho ou abanão estranho: Pode estar relacionado com alterações de pressão do fluido, vibração da tubagem ou com o facto de uma peça no interior da válvula estar solta ou ligeiramente presa.

• Conselhos de segurança e ajuda especializada: Antes de verificar ou reparar qualquer coisa, é necessário desligar a alimentação e remover a pressão dos tubos. Para problemas complexos ou incertos, aconselha-se vivamente a contactar um fornecedor profissional de válvulas solenóides como a VINCER para obter apoio técnico. Escolher o produto correto e obter ajuda profissional após a compra pode ajudar a evitar e a resolver estes problemas.

Tendências futuras na tecnologia de válvulas solenóides

Olhando para o futuro, a tecnologia das electroválvulas vai continuar a melhorar. Seguirá o caminho da automatização e do fabrico inteligente. Tornar-se-á mais inteligente e mais conectada, funcionando como parte de sistemas inteligentes. As empresas tentarão utilizar menos energia e ser melhores para o planeta. Isto reduzirá os custos e será melhor para o ambiente. A proteção ambiental é um objetivo. As válvulas continuarão a ser mais pequenas e construídas em peças. Isto fará com que caibam em sítios pequenos e sejam fáceis de reparar. E continuarão a ser cada vez melhores no que fazem. Serão capazes de lidar com trabalhos mais difíceis e mais complexos. Empresas como a VINCER, que trabalham em novas ideias para válvulas automatizadas, estão a contribuir ativamente para que estas mudanças aconteçam.

Conclusão

Esperamos que este artigo o tenha ajudado a compreender o que é uma válvula solenoide. Compreender esta pequena mas forte peça, e como escolher o tipo certo de válvula com base nas suas necessidades, ajuda-o a trabalhar melhor com sistemas de controlo de fluidos. Se tiver necessidades específicas de controlo industrial, escolher um parceiro como a VINCER, que tem muita experiência e pode fabricar produtos personalizados, ajudá-lo-á a obter bons resultados mais rapidamente no mundo do controlo de fluidos.