Explicação dos sintomas de falha da válvula solenoide: Causas comuns e como corrigi-las

Causas comuns de análise de falhas de válvulas solenóides

As causas de raiz devem ser classificadas para se poder reparar uma válvula. Uma análise das causas mais comuns das falhas das válvulas solenóides é tipicamente causada por três fontes diferentes: Problemas eléctricos, bloqueios mecânicos e incompatibilidades de aplicação.

• Problemas eléctricos: Os problemas de eletricidade são geralmente a suspeita inicial, mas nem sempre a causa. Uma fonte de alimentação instável é frequentemente uma causa importante, por exemplo, quando uma bobina de 24V é subvalorizada e apenas 18V é aplicado, as flutuações de tensão impedem que a bobina desenvolva força electromagnética suficiente para ultrapassar a mola e mover o êmbolo. Para além dos níveis de tensão, a própria bobina pode ser afetada pela queima devido a condições ambientais externas ou a ligações eléctricas, como a intrusão de humidade ou picos de energia inesperados. Outras vezes, a válvula está em bom estado, mas a falha está a montante, com relés defeituosos, cabos soltos ou cartões de saída PLC defeituosos, de tal forma que o sinal de comando nunca chega ao componente.

• Obstruções mecânicas: As causas mais comuns de problemas mecânicos surgem normalmente devido a interferências físicas nas tolerâncias apertadas dos componentes da válvula. O principal inimigo da válvula é a contaminação, uma vez que sujidade, ferrugem ou pedaços soltos de fita de Teflon podem facilmente ficar presos no orifício piloto ou sob o diafragma, bloqueando fisicamente o movimento. Além disso, as peças físicas podem degradar-se naturalmente; as molas perdem a tensão, os vedantes perdem a elasticidade e, após milhões de ciclos, as peças ficam lentas a funcionar ou têm fugas contínuas.

• Incompatibilidades de aplicações: Estas falhas não se devem ao facto de a válvula estar avariada, mas sim ao facto de não ter sido escolhida para se adequar ao ambiente de funcionamento específico. A seleção adequada é crucial. Um problema comum é a incompatibilidade de materiais, em que temperaturas extremas fazem com que as vedações NBR padrão se tornem duras e rachem, ou que o tipo de fluidos corrosivos corroa os corpos de latão, resultando em falha estrutural. Para além disso, os requisitos de pressão também são importantes; as válvulas operadas por piloto dependem da pressão do sistema para funcionar, pelo que uma pressão diferencial demasiado elevada bloqueará uma válvula fechada e uma pressão demasiado baixa não abrirá uma válvula quando a bobina estiver totalmente energizada.

Guia rápido para a resolução de problemas

O quadro seguinte apresenta uma tabulação cruzada dos sintomas com as suas causas profundas, causas específicas e medidas corretivas necessárias.

Como testar e diagnosticar o mau funcionamento das válvulas solenóides?

A resolução de problemas é um processo sistemático. A substituição aleatória de peças é dispendiosa e ineficaz. É utilizado um fluxo de diagnóstico lógico para isolar o problema e, em seguida, é aplicada uma chave inglesa.

Passo 1: O teste de estrada dividida (isolar a origem da avaria)

Em primeiro lugar, deve descobrir se a válvula está a ser comandada e se pode responder fisicamente antes de a desparafusar da tubagem. Isto é feito através de dois testes fáceis: o Teste de Clique (ligar a alimentação para ouvir o impacto mecânico da armadura) e o Teste de Campo Magnético (sentir a atração com uma chave de fendas perto da bobina energizada).

Utilize os seus resultados para orientar as suas acções. Quando o teste não produz qualquer som ou atração magnética, o sistema está eletricamente inoperante; a bobina não está a produzir um campo e deve seguir o Caminho Elétrico (Passo 2). Por outro lado, quando sentir uma forte atração magnética ou um som de clique, mas a válvula não mover o fluido, a eletrónica está a funcionar corretamente. Trata-se de um problema físico, pelo que deve seguir a via mecânica (Passo 3).

Passo 2: Caminho A - Diagnóstico de falhas eléctricas (sem clique/sem magnetismo)

Quando se está neste caminho, o problema está na fonte de alimentação ou nos enrolamentos das bobinas. Não abra já o corpo da válvula, pois seria um desperdício de mão de obra.

• Verificação da tensão: Comece por verificar a tensão entre os fios condutores no conetor da bobina com um multímetro. Quando ler 0V, o problema está a montante, verifique a saída do PLC, os fusíveis, os temporizadores ou examine a conduta para ver se um fio está partido. Quando a tensão é baixa (por exemplo, uma bobina de 24V alimentada com 18V), a bobina pode não produzir força magnética suficiente para superar a pressão da mola e levantar o êmbolo. Neste caso, a tensão da sonda cai devido a cabos demasiado longos ou a ligações de terminais soltas.

• Ensaio de resistência da bobina: Quando não há magnetismo mas há tensão, desligue a bobina e meça a sua resistência (Ohms). Uma inspeção de Resistência Infinita (OL) prova que o enrolamento da bobina está partido (queimado) e tem de ser substituído imediatamente. Uma leitura de Resistência Zero ou Muito Baixa significa que existe um curto-circuito interno e que este também requer substituição. No caso de a resistência estar dentro das especificações do fabricante e, no entanto, não existir magnetismo, verificar a ligação à terra e certificar-se de que a bobina está corretamente posicionada no tubo do induzido.

Etapa 3: Caminho B - Diagnóstico de falhas mecânicas (em caso de clique/magnetismo)

Quando estiver a seguir este caminho, ponha de lado o multímetro. A bobina está a funcionar, mas a válvula está fisicamente presa ou incapaz de controlar a pressão.

• Pressão do sistema e verificações de segurança: Verificar as condições hidráulicas do sistema. As válvulas acionadas por pilotos necessitam de uma diferença de pressão mínima (Delta P) para funcionarem. Quando a pressão é baixa, o diafragma não se levanta. Quando tiver a certeza, deve colocar a segurança em primeiro lugar: desligue o fornecimento de fluido e despressurize completamente a linha antes de tentar desmontá-la.

• Inspeção e limpeza interna: Depois de retirar o castelo, verifique a paisagem interior. Comece por encontrar o orifício piloto (nas válvulas de diafragma); este pequeno orifício de purga está frequentemente cheio de sujidade ou ferrugem, e a válvula não actuará se não for cuidadosamente limpo com uma agulha fina. Em seguida, inspecionar a armadura e o êmbolo para ver se há sedimentos ou incrustações que limitem o movimento, limpando o tubo. Por fim, verificar se os vedantes e os O-rings estão inchados; um vedante inchado é incompatível com o fluido e serve de sapata de travão para os componentes móveis, devendo ser substituído por um material compatível.

Dicas de manutenção preventiva para evitar falhas futuras

A manutenção tem por objetivo evitar o ataque cardíaco de uma falha súbita. É muito mais barato adotar uma forte medida preventiva do que proceder a reparações reactivas. Para isso, temos de distinguir entre a manutenção ativa da própria válvula e a salvaguarda estratégica do ambiente do sistema.

A manutenção não é apenas reparar o que foi quebrado, mas é a arte de manter um olho no bem-estar da válvula quando ela está viva. Com uma adesão rígida a um programa de envolvimento ativo, é possível detetar modos de falha antes que estes possam pôr o sistema de rastos.

• Ciclo periódico: Para evitar a gripagem mecânica, é necessário fazer com que a válvula funcione mesmo quando não é necessária no processo. As válvulas solenóides que são deixadas numa posição de não-fluxo (sempre abertas ou sempre fechadas) durante um longo período de tempo sofrem o fenómeno de adesão do vedante, no qual a membrana de borracha fica presa à sede metálica, ou a armadura fica cheia de depósitos de sedimentos que se assemelham a betão. Sugerimos vivamente que seja adotado um calendário de exercício do sistema em que todas as válvulas inactivas sejam exercitadas pelo menos uma vez por mês. Este é um simples passo que interfere na formação de sedimentos e mantém os componentes elastoméricos flexíveis e preparados para atuar.

• Testes auditivos e térmicos: Os operadores devem tratar a sala de válvulas como um laboratório de diagnóstico e utilizar a visão, o som e o tato para identificar anomalias. Uma válvula pode indicar perigo por alteração da sua assinatura acústica, tal como um zumbido alto de CA, indicando uma fratura ou detritos na face do pólo de um anel de proteção, ou por radiação térmica excessiva, indicando sobrecarga da bobina. Deveria ser um procedimento operacional normal apalpar fisicamente (com cuidado) a superfície da bobina e ouvir o seu ruído durante as visitas mensais; uma bobina demasiado quente ao toque ou uma válvula que faz um zumbido é um candidato a ser investigado imediatamente, e não a uma manutenção adiada.

• Controlo dos pontos de fuga: Deve-se procurar ativamente a chamada fuga de água, que é o precursor de um blowout. O ciclo térmico ao longo do tempo provoca o afrouxamento dos parafusos do castelo e a deterioração dos O-rings da haste, resultando em pequenas fugas externas, que acabam por corroer as superfícies de vedação ou corroer os terminais da bobina. Verificar periodicamente a área onde o corpo da válvula e o castelo se encontram, para verificar se existem cristais de humidade ou fluido. Se encontrar, aparafuse os parafusos em ângulo reto com o binário necessário ou substitua imediatamente os O-rings exteriores, e um pequeno problema de limpeza não se transformará num derrame perigoso.

A manutenção cuida da válvula, enquanto a prevenção a protege. Estas têm como objetivo maximizar o ambiente de funcionamento para eliminar as causas de falha, que são os detritos, a química e a humidade, mesmo antes de atingirem os componentes internos da válvula.

• Defesa da filtragem a montante: A medida preventiva mais importante é a instalação física de barreiras contra contaminantes. Uma vez que as electroválvulas dependem de pequenos orifícios piloto que podem ter menos de um milímetro de diâmetro, mesmo um grão microscópico pode levar a um encravamento desastroso. O princípio de funcionamento é fácil: quando os detritos não conseguem entrar, não conseguem bloquear o orifício piloto. Recomendamos a instalação de um filtro em Y com pelo menos 100 malhas de filtragem logo acima de cada electroválvula. Isto não pode ser comprometido em sistemas que utilizam água de poço ou refrigerantes industriais, porque garante que a válvula só funciona com meios limpos.

• Química dos fluidos e controlo térmico: É necessário regular rigorosamente o fluido para o manter na zona de sobrevivência da válvula. As válvulas são concebidas para funcionar dentro de determinadas gamas químicas e térmicas; quando o fluido se torna demasiado ácido em resultado da deriva do processo, ou quando as temperaturas sobem demasiado para permitir vedações em NBR ou EPDM, a borracha incha ou racha, e a falha ocorre inevitavelmente. A medida preventiva envolve a amostragem frequente do pH do fluido e verificações de temperatura. Quando o processo é quente, isolar o corpo da válvula ou montar a bobina fora da placa para evitar a absorção de calor; quando a química é agressiva, atualizar para corpos em aço inoxidável e vedantes em PTFE antes da primeira fuga.

• Endurecimento ambiental contra a humidade: É tão importante proteger a bobina eléctrica contra o ambiente externo como proteger a válvula mecânica contra os detritos internos. A penetração hidráulica nos enrolamentos de cobre é um assassino insidioso e invisível que provoca curto-circuitos, particularmente em aplicações de lavagem ou no exterior. O plano de prevenção consiste em selar o perímetro. Certifique-se de que todas as ligações na conduta são estanques ao líquido e que as juntas do conetor DIN estão corretamente encaixadas. Em condições de elevada humidade, as bobinas de estado ativo têm uma classificação IP65 ou IP67, o que praticamente impermeabiliza o coração elétrico da válvula à chuva, à condensação e às descargas de mangueiras.