Compreender os tipos de válvulas solenóides: um guia completo

O que é uma válvula solenóide e como funciona?

No mundo dos sistemas de controlo, a válvula de acionamento eletromecânico, conhecida como válvula solenóide, desempenha um papel significativo. Proporciona o controlo automatizado de fluidos. O componente funciona como um interruptor ou um desviador que pode ser controlado através de eletricidade. As válvulas solenóides permitem tanto a ativação como a modulação do fluxo de fluido, da sua quantidade, direção, pressão e até mesmo da temperatura. Uma bobina de fio elétrico é o componente principal. A corrente elétrica que passa pela bobina gera um campo magnético (força eletromagnética) que move uma haste metálica (armadura) no interior do corpo da válvula (puxando ou empurrando). Isto move o núcleo da válvula. A rotação do núcleo da válvula reposiciona os elementos móveis que controlam o fluido, regulando o fluxo dos líquidos. As válvulas solenóides são dispositivos que transformam energia elétrica em energia mecânica. Isto permite o acesso remoto ou a automatização dos comandos de controlo.

Visão geral dos principais métodos de classificação das válvulas solenóides

Nem todas as válvulas solenóides são iguais. Distinguem-se pelas diversas condições de funcionamento. Conhecer os tipos de válvulas solenóides é o primeiro passo para selecionar a válvula certa, para que o seu sistema funcione de forma eficiente e fiável. Segue-se uma tabela que classifica os diferentes tipos de válvulas solenóides, tal como aqui explicado de forma simples:

Tal como os animais e as plantas provêm de diferentes ambientes na natureza, as diferentes variedades de válvulas solenóides são concebidas para satisfazer requisitos específicos, tais como o tipo de fluido, a temperatura, a pressão, o caudal do fluido e a lógica de controlo.

Normalmente aberto vs. Normalmente fechado

O estado do solenóide da válvula quando esta não está a receber corrente (o seu estado sem corrente) é um aspeto fundamental e importante na escolha de uma válvula.

Válvula solenóide normalmente fechada (NC): Tal como o nome sugere, a válvula normalmente fechada fica fechada, ou seja, os fluidos não podem passar quando a bobina não está sob tensão. O fluido só flui quando a bobina está sob tensão. A mola exerce resistência e a força magnética levanta a válvula, abrindo-a. Este é o tipo mais comum. É amplamente utilizado quando a válvula precisa de permanecer na posição fechada na maior parte do tempo. Por exemplo, em mecanismos de corte de segurança ou na prevenção de fugas.

Válvula solenóide normalmente aberta (NO): É o oposto do tipo NC. A válvula solenóide normalmente aberta fica aberta quando a bobina não está a receber corrente, pelo que o fluxo de fluido não é restringido, fluindo livremente. O fluido só é interrompido se a bobina estiver a receber corrente. A força magnética empurra o núcleo da válvula, fechando-a. As válvulas normalmente abertas são utilizadas quando estas válvulas têm de permanecer abertas na maior parte do tempo. Só se fecham em determinadas ocasiões ou em caso de avaria. Por exemplo, em alguns sistemas de arrefecimento ou para drenagem de emergência.

Para esclarecer as diferenças, consulte a tabela abaixo:

As necessidades da sua aplicação determinam se deve optar por uma válvula normalmente aberta ou normalmente fechada. A válvula tem de estar aberta ou fechada quando não está ativa? É semelhante a escolher entre uma porta que se empurra ou que se puxa. Ambas permitem a entrada, mas a escolha depende da utilização pretendida e das precauções a tomar.

Explicação dos princípios de funcionamento das válvulas solenóides: de ação direta, pilotadas e de ação semidireta

O funcionamento interno de uma válvula solenóide influencia a sua capacidade de lidar com a pressão e o caudal do fluido. Também influencia a rapidez com que reage.

Válvulas solenóides de ação direta: mecânica e aplicações

As válvulas solenóides de ação direta são o tipo mais simples. A força eletromagnética gerada pela bobina atua sobre a armadura, que está diretamente ligada ao núcleo da válvula. Isto permite que a válvula seja aberta ou fechada, superando a resistência da mola e a pressão do fluido. São dispositivos miniaturizados que respondem rapidamente. Podem funcionar sem diferencial de pressão. No entanto, a força magnética é limitada. Assim, as válvulas de ação direta são preferidas para tubagens mais pequenas em aplicações de baixa pressão. Para um controlo preciso de pequenas quantidades de fluido, as válvulas de ação direta são ideais, como no caso de dispositivos médicos ou instrumentos de análise laboratorial.

Válvulas solenóides com comando piloto: como a pressão auxilia o funcionamento

As válvulas solenóides pilotadas, comummente designadas por válvulas de ação indireta ou servoassistidas, ilustram o princípio da relação na prática. Não exercem toda a força do fluxo magnético para abrir totalmente a válvula principal. Em vez disso, utiliza-se uma força magnética para abrir, numa primeira fase, apenas um pequeno orifício piloto. A abertura deste orifício piloto altera o equilíbrio de pressão em ambos os lados do diafragma ou do pistão da válvula principal. Utiliza a pressão do fluido para desbloquear a válvula principal — que também depende da diferença de pressão. Isto permite que válvulas robustas sejam controladas por forças reduzidas. Estas válvulas são capazes de suportar pressões enormes e caudais de fluido elevados. As válvulas de comando piloto, no entanto, necessitam de um diferencial de pressão mínimo para funcionar de forma eficiente. Além disso, o seu tempo de resposta é mais longo do que o das válvulas de ação direta.

Válvulas solenóides de ação semi-direta: Princípios de mistura

As válvulas solenóides de ação semi-direta apresentam características tanto do tipo direto como do tipo piloto. Possuem uma armadura que está diretamente ligada ao núcleo da válvula para permitir o controlo direto. Esta característica permite-lhes funcionar com uma diferença de pressão nula. Além disso, possuem um diafragma ou pistão com um orifício piloto que utiliza a pressão do fluido para auxiliar na abertura da válvula principal. Após a ativação da bobina, a armadura eleva fisicamente o núcleo da válvula de forma direta. Esta ação abre a válvula principal e também a porta piloto. Posteriormente, acumula-se uma diferença de pressão no fluido. Isto ajuda o diafragma ou o pistão a abrir totalmente a válvula. Apresenta as vantagens de ambos os tipos. Não é necessária qualquer diferença de pressão para o seu funcionamento. Também permite controlar caudais e pressões de fluido mais elevados.

Para esclarecer as diferenças, consulte a tabela abaixo:

É fundamental conhecer o princípio de funcionamento, uma vez que este determina a forma como uma válvula irá gerir a pressão do fluido. Isto tem impacto no desempenho em aspetos como o tamanho, a capacidade e a velocidade.

Explorar diferentes configurações de portas: 2 vias, 3 vias, 4 vias, 5 vias

O termo “vias” de uma válvula solenóide refere-se ao número de orifícios de ligação que esta possui para tubagens. O termo “posições” refere-se ao número de estados estáveis em que o núcleo da válvula pode encontrar-se. O número de vias controla os percursos que o fluxo de fluido pode seguir.

Válvulas de duas vias (2 vias): Controlo simples de abertura/fecho

As válvulas de duas vias são o tipo mais simples de válvulas. Têm duas saídas: uma de entrada e outra de saída. Possuem duas posições: “aberta” e “fechada”. A principal função das válvulas de duas vias é interromper ou permitir o fluxo de fluido em sistemas simples. Fáceis de utilizar e recomendadas para soluções simples, as válvulas de duas vias são as válvulas solenóides mais populares, sendo comum encontrá-las em todo o lado.

Válvulas de três vias (3 vias): desvio e mistura

As válvulas de três vias (3-Way) possuem três orifícios, facilitando a alteração da direção do fluido, a divisão do fluxo ou a mistura de fluidos. Por exemplo, o fluido proveniente de um orifício de entrada pode ser direcionado para um dos dois orifícios de saída. Em alternativa, o fluido proveniente de duas entradas pode ser direcionado para uma única saída e, assim, misturar-se. Estas válvulas são frequentemente utilizadas na regulação de cilindros de ação simples ou para alterar os percursos do fluido.

Válvulas de quatro vias (4 vias): Controlo de cilindros de dupla ação

As válvulas de 4 vias são compostas por quatro orifícios, o que lhes permite controlar cilindros de dupla pressão baixa e outros equipamentos que utilizam dois orifícios de trabalho. As válvulas de 4 vias também têm a capacidade de direcionar o fluido para ambas as extremidades do cilindro, o que permite que o pistão se mova para cima e para baixo.

Válvulas de cinco vias (5 vias): comuns em sistemas pneumáticos

Tal como o nome sugere, as válvulas de 5 vias têm cinco orifícios. São utilizadas na maioria dos sistemas pneumáticos, tendo como função específica o controlo de cilindros de dupla ação. Tal como as válvulas de 4 vias, também alteram a direção do fluido; no entanto, as de 5 vias têm dois orifícios de escape, o que permite um melhor controlo da velocidade de escape. Isto é útil em algumas aplicações em que a precisão é essencial em relação à velocidade e ao posicionamento do pistão.

Escolher o número de vias é como escolher um nó de tráfego. Depende do número de “estradas” para o fluxo do fluido que é necessário gerir e da forma como se pretende orientar o “tráfego” do fluido.”

Para esclarecer as diferenças, consulte a tabela abaixo:

Aplicações das válvulas solenóides em diversos setores

É possível encontrar válvulas solenóides em quase todo o lado. São indispensáveis tanto na tecnologia moderna como na vida quotidiana. Na verdade, podem ser encontradas em eletrodomésticos, como máquinas de lavar roupa, e até mesmo em processos industriais altamente sofisticados. Algumas das principais áreas de aplicação incluem:

• Automação industrial: A robótica e as linhas de produção automáticas exigem o controlo de líquidos e gases para diversas aplicações. 
• Sistemas de climatização: Regulação do fluxo de fluido ou de água quente, com o objetivo de controlar a temperatura. 
• Tratamento da água: Regulamentação das fontes de água e adição de produtos químicos para diversas aplicações. 
• Equipamento médico: Controlo do débito de gases e líquidos. 
• Agricultura: Sistemas de irrigação automatizados. 
• Veículos: Gestão do sistema de combustível, do sistema de escape, etc.

Como escolher a válvula solenóide certa: fatores-chave de seleção

Para que um sistema funcione de forma estável e fiável, é essencial escolher a válvula solenóide adequada. Não se trata apenas do tipo. Todas as peças devem ser consideradas em simultâneo. É semelhante ao trabalho de um alfaiate que confeciona peças de vestuário com base em medidas precisas; cada ponto deve ser feito à medida e o ajuste tem de ser exato. É necessário optar por um tipo específico em função das circunstâncias concretas.

• Compatibilidade com os fluidos (tipo, temperatura, viscosidade): O tipo e a temperatura do líquido (sejam fluidos corrosivos, água, gases ou outros), juntamente com a espessura do fluido (viscosidade), influenciam a escolha das juntas e do material do corpo da válvula. A utilização de um material inadequado resulta em corrosão da válvula, fugas ou problemas de segurança. Por exemplo, são necessários materiais especiais para vapor a altas temperaturas. A VINCER disponibiliza cerca de 50 materiais capazes de satisfazer a maioria das necessidades. Para requisitos específicos, podem ser desenvolvidos materiais personalizados. Isto garante o funcionamento ideal da válvula face aos fluidos contidos, prolongando simultaneamente a sua vida útil.
• Pressão, caudal e dimensão do orifício: A pressão do sistema e o caudal necessário determinam qual o princípio de funcionamento mais adequado para a válvula (direto, piloto ou semidireto). Determinam também a dimensão adequada da abertura interna (dimensão do orifício). Uma pressão insuficiente pode impedir a abertura de uma válvula piloto. Uma pressão excessiva pode danificar a válvula. O caudal necessário influencia diretamente a escolha da dimensão do orifício.
• Especificações elétricas (tensão, potência, frequência): A bobina do solenóide requer uma tensão (CA ou CC) e uma potência específicas para funcionar de forma satisfatória. A potência fornecida pelo sistema de controlo também tem de estar em conformidade com os requisitos da válvula. Uma potência que não corresponda aos requisitos resulta na avaria da bobina e em problemas com a válvula. Estes aspetos, a par de inúmeras personalizações, são fatores que os engenheiros da VINCER têm em consideração. Podem até tornar o design da bobina mais eficaz para poupar no consumo de energia. Isto contribui para a poupança de energia no seu sistema.
• Dimensão das saídas e tipo de ligação: A dimensão das saídas da válvula e o tipo de ligação (por exemplo, roscada, flangeada, com braçadeira) devem ser compatíveis com o seu sistema de tubagem.
• Ambiente de funcionamento e certificações (por exemplo, classificação IP, à prova de explosão): O local onde se pretende instalar a válvula (por exemplo, em interiores, exteriores, em áreas com poeira ou em zonas explosivas) influencia o seu nível de proteção (classificação IP) e determina se esta precisa ou não de ser à prova de explosão. A VINCER possui as certificações ISO 9001, CE, ROHS, SIL e FDA. Os seus produtos estão em conformidade com inúmeras normas internacionais reconhecidas. A empresa tem como objetivo obter a certificação ATEX, o que significa que as suas válvulas podem ser utilizadas em diversos setores e funcionar em ambientes adversos.
• Tempo de resposta e vida útil: Algumas aplicações exigem uma abertura ou fecho muito rápido da válvula (por exemplo, comutação rápida ou medidas de segurança). Tais procedimentos exigem a verificação da velocidade de resposta (tempo de resposta). Além disso, se a válvula for utilizada com frequência, deve suportar muitas repetições (vida útil).

A VINCER conta com mais de dez anos de experiência. Dispõe de uma equipa de engenheiros especializados e analisa as necessidades dos clientes sob oito perspetivas: diâmetro, temperatura, pressão, norma de ligação, etc. Esta abordagem é mais detalhada do que a de muitas outras empresas, o que lhes permite oferecer a melhor solução em termos de válvulas. Evita desde o início problemas decorrentes de escolhas erradas, poupando aos clientes muitos custos ocultos.

Desafios comuns e soluções nas aplicações de válvulas solenóides

Mesmo quando se escolhe a válvula certa, podem surgir problemas ao utilizar válvulas solenóides. No entanto, a maioria dos problemas tem solução.

• Diagnóstico de problemas com bobinas: Um dos principais problemas é a avaria ou queima de uma bobina. Isto tende a ocorrer devido a uma tensão de alimentação incorreta, a um tempo de alimentação excessivo e ao calor externo excessivo. Para resolver este problema, verifique a fonte de alimentação e meça a resistência da bobina.
• Resolução de problemas de fugas: As fugas de determinados fluidos representam um grande risco se não forem corrigidas. As fugas que ocorrem externamente podem resultar de uma instalação incorreta ou, após a instalação, de danos na extremidade distal da válvula, bem como de vedantes ineficazes, podendo todos estes fatores constituir pontos de fuga. Mesmo fluidos não corrosivos e inertes, mas incompatíveis com a peça, podem causar danos por dissolução. Para corrigir as fugas, utilize materiais e vedantes resistentes, de modo a restabelecer o funcionamento da válvula.
• Prevenção e eliminação de obstruções: A sujidade ou partículas presentes no fluido podem obstruir as peças internas da válvula. Utilize um filtro a montante da válvula para evitar que isso aconteça. Além disso, limpe a válvula regularmente.
• Resolução de problemas relacionados com um funcionamento lento ou irregular: Se a válvula estiver lenta ou não funcionar de forma suave, a causa poderá ser uma pressão baixa do fluido (no caso das válvulas piloto), variações de tensão, atrito entre peças no interior ou um pequeno bloqueio.
• Boas práticas de manutenção: Para garantir que as válvulas funcionem durante muito tempo, é necessário verificar, limpar e substituir regularmente as peças desgastadas, tais como as juntas. 

A VINCER presta serviços pós-venda profissionais que ajudam os clientes a resolver problemas. Oferece consultas por telefone e online. Além disso, fornece peças sobressalentes gratuitas. As reparações e substituições são realizadas de forma rápida e eficiente. Tudo isto demonstra o compromisso da VINCER para com os seus clientes.

Tendências futuras e inovações na tecnologia das válvulas solenóides

Os avanços na tecnologia das válvulas solenóides também estão a melhorar. Estas estão a tornar-se mais inteligentes, mais eficazes e mais ecológicas. Prevêem-se desenvolvimentos futuros nas seguintes áreas:

• Válvula solenóide inteligente com integração na IoT: Isto implica equipá-las com capacidades de rede e sensores. Permite a monitorização remota, a antecipação de problemas e o controlo remoto, transformando-as em ‘pontos inteligentes’ para os sistemas.
• Redução das dimensões e mudança nos materiais utilizados: O desenvolvimento de novos materiais adequados para resistir a condições extremas, reduzindo simultaneamente o peso e as dimensões globais das válvulas.
• Maior eficiência energética: válvulas acionadas por bobina melhoradas e redução geral do consumo de energia durante o funcionamento.

A VINCER está atualmente a trabalhar nestas inovações. A empresa está a aumentar o nível de automatização das suas válvulas, adicionando novas funcionalidades para acompanhar as mudanças no setor e as novas expectativas dos clientes. O seu objetivo é afirmar-se como uma marca global de destaque no setor das válvulas inteligentes e fornecer soluções avançadas para o controlo automático do fluxo de fluidos.

A VINCER oferece mais do que apenas uma válvula; oferece uma parceria experiente. As promessas da VINCER superam as expectativas, uma vez que a empresa fornece análises exaustivas, estratégias inteligentes, equipamento de qualidade a preços razoáveis e garante assistência imediata e apoio abrangente após a venda. É assim que a VINCER cumpre a sua promessa de proporcionar um valor imbatível aos seus clientes.

Conclusão

Conhecer os diferentes tipos de válvulas solenóides é fundamental para o controlo de fluidos. Estes componentes, que diferem no princípio de funcionamento, na configuração das portas e no estado por predefinição, são muito importantes nas aplicações com blocos de válvulas. É necessário analisar as restrições específicas da aplicação, tais como o fluido, a pressão e o ambiente, de modo a selecionar a válvula mais adequada. A escolha correta garantirá a fiabilidade e a eficiência do sistema, bem como do seu controlo de fluidos.