Compreender os tipos de válvulas solenóides: Um guia completo

O que é uma válvula solenoide e como funciona?

No mundo dos sistemas de controlo, a válvula operada electromecanicamente, conhecida como válvula solenoide, desempenha um papel importante. Permite o controlo automático de fluidos. O componente funciona como um interrutor ou um desviador que pode ser controlado através de eletricidade. As válvulas solenóides permitem permitir e modular funções sobre o fluxo de fluido, a sua quantidade, direção, pressão e até temperatura. O componente principal é uma bobina de fio elétrico. O fluxo através da corrente eléctrica da bobina gera um campo magnético (força electromagnética) que move uma haste metálica (armadura) dentro do corpo da válvula (puxa ou empurra). Isto faz mover o núcleo da válvula. A rotação do núcleo da válvula desloca os meios móveis do fluido, controlando o fluxo de líquidos. As válvulas solenóides são dispositivos que transformam energia eléctrica 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 electroválvulas são iguais. Elas são diferenciadas por várias condições de trabalho. Conhecer os tipos de electroválvulas é o primeiro passo para selecionar a válvula certa para que o seu sistema funcione de forma eficiente e fiável. Abaixo encontra-se uma tabela que classifica os diferentes tipos de electroválvulas, tal como aqui se refere:

Método de classificação	Descrição	Exemplos de tipos comuns
Por princípio de funcionamento	Como a força magnética move o núcleo da válvula	De ação direta, de ação piloto, de ação semi-direta
Por número de portos	Quantas ligações tem para os tubos	2 vias, 3 vias, 4 vias, 5 vias
Por defeito	O estado da válvula solenoide quando a bobina não é alimentada	Normalmente Fechado (NF), Normalmente Aberto (NA)
Por Body Material	O material que toca o fluido	Latão, aço inoxidável, plástico, ferro fundido, etc.
Por função/objetivo	Para utilizações especiais ou necessidades de controlo	Alta pressão, alta temperatura, resistente à corrosão, à prova de explosão, sanitária, etc.

 

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, 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 solenoide da válvula quando não está a ser alimentado (o seu estado não alimentado) é um ponto básico e importante na escolha de uma válvula.

Válvula solenoide normalmente fechada (NC): Como o nome sugere, a válvula normalmente fechada está fechada ou os fluidos não podem passar quando a bobina não está ligada. O fluido só passa quando a bobina está ligada. A mola resiste e a força magnética levanta a válvula. Este é o tipo mais comum. É muito utilizado quando a válvula precisa de estar numa posição fechada durante a maior parte do tempo. Por exemplo, em mecanismos de fecho de segurança ou prevenção de fugas.

Válvula solenoide normalmente aberta (NO): Este é o inverso do tipo NC. A válvula solenoide normalmente aberta está aberta quando a bobina não está ligada, pelo que o fluxo de fluido é livre, sem restrições. O fluido só pára se a bobina estiver ligada. A força magnética empurra o núcleo da válvula, fechando assim a válvula. As válvulas normalmente abertas são utilizadas quando estas válvulas têm de estar abertas a maior parte do tempo. Só fecham em determinadas ocasiões ou em caso de avaria. Por exemplo, em alguns sistemas de arrefecimento ou para drenagem de emergência.

Para que as diferenças sejam claras, veja-se o quadro seguinte:

Caraterística	Normalmente fechado (NC)	Normalmente Aberto (NA)
Estado por defeito (desligado)	Fechado	Aberto
Estado Energizado (Ligado)	Aberto	Fechado
Como funciona	O poder torna-o aberto	O poder torna-o próximo
Aplicações típicas	Fecho de segurança, prevenção de fugas, necessidade de estar frequentemente fechado	Necessidade de estar frequentemente aberto, sistemas de refrigeração, drenagem de emergência

 

As necessidades da sua aplicação determinam se seleciona normalmente aberta ou normalmente fechada. A válvula precisa de estar aberta ou fechada quando não está ativa? É semelhante a escolher entre uma porta de empurrar ou de puxar. Ambas permitem a entrada, mas a utilização pretendida e a precaução é que ditam.

Explicação dos princípios de funcionamento da válvula solenoide: Ação Direta, Operação Piloto e Ação Semi-Direta

O modo como uma válvula solenoide funciona no interior afecta a forma como lida com a pressão e o fluxo de fluido. Também afecta a rapidez de reação.

Válvulas solenóides de ação direta: Mecânica e Aplicações

As válvulas solenóides de ação direta são o tipo mais simples. A força electromagnética gerada pela bobina actua sobre a armadura diretamente ligada ao núcleo da válvula. Isto permite que a válvula seja aberta ou fechada, superando a pressão da mola e do fluido. São dispositivos em miniatura que reagem 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 com aplicações de baixa pressão. Para um controlo preciso de pequenas quantidades de fluido, as válvulas de ação direta são ideais, como nos dispositivos médicos ou nos instrumentos de análise laboratorial.

Válvulas solenóides operadas por piloto: Como a pressão auxilia a operação

As válvulas solenóides pilotadas, normalmente designadas por válvulas de ação indireta ou servo-assistidas, exemplificam o princípio da relação em funcionamento. Não exercem a força total do fluxo de energia magnética para abrir totalmente a válvula principal. Em vez disso, é utilizada uma força magnética para abrir primeiro apenas um pequeno orifício piloto. A abertura deste orifício piloto altera o equilíbrio de pressão em ambos os lados da membrana 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 fortes sejam controladas por pequenas forças. Estas válvulas são capazes de suportar enormes pressões e enormes caudais de fluido. As válvulas operadas por piloto, no entanto, precisam de um diferencial mínimo de pressão para funcionar eficientemente. 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 têm atributos tanto do tipo direto como do tipo piloto. Possuem uma armadura que está diretamente ligada ao núcleo da válvula para controlo direto. Esta caraterística permite-lhes funcionar com uma diferença de pressão de zero. Além disso, possuem um diafragma ou pistão com um orifício piloto que utiliza a pressão do fluido para ajudar a abrir a válvula principal. Depois de alimentar a bobina, a armadura levanta fisicamente o núcleo da válvula diretamente. Esta ação abre a válvula principal e também o orifício piloto. Subsequentemente, acumula-se um diferencial de pressão no fluido. Isto ajuda o diafragma ou o pistão a abrir totalmente a válvula. Tem as vantagens de ambos. Não é necessária qualquer diferença de pressão para funcionar. Também pode controlar caudais e pressões de fluido mais elevados.

Para que as diferenças sejam claras, veja-se o quadro seguinte:

Caraterística	De ação direta	Piloto operado	Atuação semi-direta
Funciona a pressão zero	Sim	Não (necessita de pressão mínima)	Sim
Tamanho / Pressão	Tamanho pequeno, baixa pressão	Tamanho grande, alta pressão	Tamanho médio a grande, pressão média-alta
Velocidade de resposta	Rápido	Lento	Médio
Estrutura	Simples e compacto	Mais complexo	Mais complexo
Utilização de energia	Relativamente mais baixo (para a mesma dimensão)	Inferior (no controlo de grandes dimensões)	Médio
Cenário de aplicação	Pequeno caudal, baixa pressão/vácuo, arranque sem pressão necessária, controlo de precisão (por exemplo, instrumentos de análise)	Grande caudal, Alta pressão, Requer pressão mínima, Condutas industriais (por exemplo, abastecimento de água)	Caudal médio-grande, pressão média-alta, arranque sem pressão necessária, vasta gama de utilizações gerais

 

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

Explorando diferentes configurações de porta: 2 vias, 3 vias, 4 vias, 5 vias

O "caminho" de uma válvula solenoide significa o número de portas de ligação que tem para as tubagens. A "posição" significa o número de estados estáveis em que o núcleo da válvula pode estar. O número de vias controla os caminhos que o fluxo de fluido pode tomar.

Válvulas de duas vias (2 vias): Controlo simples de ligar/desligar

 

As válvulas de 2 vias são o tipo mais simples de válvulas. Têm dois orifícios, um de entrada e outro de saída. Possuem as duas posições de "aberto" e "fechado". A principal operação das válvulas de 2 vias é parar ou permitir o fluxo de fluido em sistemas simples. Fáceis de utilizar e recomendadas para soluções simples, as válvulas de 2 vias são as válvulas solenóides mais populares, normalmente encontradas em todo o lado.

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

As válvulas de três vias (3 vias) 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 uma porta de entrada pode ser direcionado para uma das duas portas de saída. Em alternativa, o fluido proveniente de duas entradas pode ser direcionado para uma única saída e, assim, misturar-se. Estas válvulas são normalmente utilizadas na regulação de cilindros de ação simples ou para mudar as vias do fluido.

Válvulas de quatro vias (4 vias): Controlo de Cilindros de Duplo Efeito

As válvulas de 4 vias são compostas por quatro orifícios, o que lhes permite controlar cilindros de dupla descida e outros equipamentos que utilizam dois orifícios de trabalho. As válvulas de 4 vias também têm a capacidade de deslocar 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

Como o nome sugere, as válvulas de 5 vias têm cinco orifícios. São utilizadas na maior parte dos sistemas pneumáticos, especificamente encarregadas do controlo de cilindros de duplo efeito. Tal como as válvulas de 4 vias, também mudam a direção do fluido, no entanto, as válvulas de 5 vias têm dois orifícios de escape, permitindo um melhor controlo da velocidade de escape. Para algumas aplicações em que a precisão da velocidade e do posicionamento do pistão é essencial, isto é útil.

Escolher o número de vias é como escolher uma placa de trânsito. Depende do número de "estradas" para o fluxo de fluidos que é necessário gerir e da forma como se pretende direcionar o "tráfego" de fluidos.

Para que as diferenças sejam claras, veja-se o quadro seguinte:

Tipo	Número de portas	Função típica	Aplicação comum
2 vias	2	Abrir/Fechar, parar o fluxo	Controlo simples do fluxo de fluidos
3 vias	3	Mudar de direção, dividir, misturar	Controlo de cilindros de ação simples, comutação de percursos de fluxo de fluido
4 vias	4	Mudar a direção do fluido	Controlo de cilindros de duplo efeito
5 vias	5	Mudança de direção do fluido, com escape	Controlo preciso de cilindros pneumáticos de duplo efeito

 

Aplicações da válvula solenoide em vários sectores

Podemos encontrar válvulas solenóides em quase todo o lado. São indispensáveis na tecnologia moderna, bem como na vida quotidiana. De facto, podem ser encontradas em aparelhos domésticos, como máquinas de lavar, e até em processos industriais altamente sofisticados. Algumas das principais áreas de aplicação incluem:

• Automação industrial: A robótica e as linhas de produção automáticas requerem o controlo de líquidos e gases para diferentes aplicações. 
• Sistemas HVAC: Regulação do fluxo de fluido ou água quente para controlar a temperatura. 
• Tratamento da água: Regulação das fontes de água e adições químicas para várias aplicações. 
• Equipamentos médicos: Controlo da saída de gases e líquidos. 
• Agricultura: Sistemas de irrigação automatizados. 
• Veículos: Gestão do sistema de combustível, do sistema de escape, etc.

Escolher a válvula solenoide certa: Principais factores de seleção

Para que um sistema funcione de forma estável e fiável, é essencial selecionar a válvula solenoide adequada. Não se trata apenas do tipo. Cada parte deve ser considerada simultaneamente. É como um alfaiate que confecciona peças de vestuário com base em medidas precisas; cada ponto deve ser feito à medida e o encaixe deve ser exato. É necessário optar por um determinado tipo devido a circunstâncias específicas.

• Compatibilidade do meio (tipo, temperatura, viscosidade): O tipo e a temperatura do líquido (quer se trate de fluidos corrosivos, água, gases ou outros), juntamente com a espessura do fluido (viscosidade), influenciam a escolha dos vedantes 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 alta temperatura. A VINCER oferece cerca de 50 materiais que podem satisfazer a maioria das necessidades. Para requisitos específicos, podem ser projectados materiais personalizados. Isto assegura um funcionamento ótimo da válvula contra os fluidos contidos, prolongando simultaneamente a sua vida útil.
• Pressão, caudal de fluido e tamanho do orifício: A pressão do sistema e o caudal de fluido necessário decidem qual o melhor princípio de funcionamento da válvula (direto, piloto ou semi-direto). Também decidem o tamanho correto da abertura interna (Tamanho do Orifício). Uma pressão insuficiente pode impedir a abertura de uma válvula piloto. Demasiada pressão pode quebrar a válvula. O fluxo de fluido necessário afecta diretamente a escolha do tamanho do orifício.
• Especificações eléctricas (tensão, potência, frequência): A bobina do solenoide requer uma determinada tensão (CA ou CC) e potência para funcionar satisfatoriamente. A saída de energia do sistema de controlo também tem de estar de acordo com os requisitos da válvula. Uma potência que não corresponda aos requisitos resulta numa falha da bobina e em problemas com a válvula. Estes aspectos, juntamente com inúmeras personalizações, são considerações que os engenheiros da VINCER fazem. Podem mesmo tornar a conceção da bobina mais eficaz para poupar energia. Isto contribui para a poupança de energia do seu sistema.
• Tamanho do orifício e tipo de ligação: O tamanho dos orifícios de ligação da válvula e a forma como se ligam (como roscados, flangeados, apertados) devem adequar-se ao seu sistema de tubagem.
• Ambiente de funcionamento e certificações (por exemplo, classificação IP, à prova de explosão): O local onde planeia colocar a válvula (por exemplo, interior, exterior, haste, poeira ou áreas explosivas) faz a diferença para o seu nível de proteção (Classificação IP) e se precisa ou não de ser à prova de explosão. A VINCER possui as certificações ISO9001, CE, ROHS, SIL, FDA e os seus produtos estão em conformidade com numerosas normas internacionais aceites. O seu objetivo é obter a certificação ATEX, o que significa que as suas válvulas podem funcionar em várias indústrias e em ambientes agressivos.
• Tempo de resposta e duração do ciclo: Algumas aplicações exigem uma abertura ou fecho muito rápido da válvula (por exemplo, comutação rápida ou medidas de segurança). Tais procedimentos requerem a verificação da taxa de resposta (tempo de resposta). Para além disso, se a válvula for utilizada frequentemente, deve suportar muitas repetições (duração do ciclo).

A VINCER tem mais de dez anos de experiência. Dispõe de uma equipa de engenheiros especializados e tem em conta as necessidades dos clientes em 8 dimensões: Meio, temperatura, pressão, padrão de ligação, etc.. Isto é mais pormenorizado do que muitos outros, permitindo-lhes oferecer a melhor solução de válvula. Isto evita problemas decorrentes de escolhas erradas numa fase inicial, poupando aos clientes muitos custos ocultos.

Desafios e soluções comuns em aplicações de válvulas solenóides

Mesmo quando se escolhe a válvula correta, podem ocorrer problemas quando se utilizam válvulas solenóides. Mas a maioria dos problemas tem formas de os resolver.

• Diagnosticar problemas da bobina: Um dos principais problemas é uma bobina que falha ou se queima. A razão pela qual isto tende a ocorrer é devido a uma alimentação de tensão incorrecta, tempo de alimentação excessivo e calor externo excessivo. Para solucionar este problema, verifique a fonte de alimentação e meça a resistência da bobina.
• Resolução de problemas de fugas: A fuga de determinados fluidos representa um grande risco se não for resolvida. As fugas que ocorrem externamente podem surgir devido a uma instalação incorrecta, ou pós-instalação, a extremidade distal da válvula danificada até certo ponto, e vedações ineficazes podem constituir estes pontos. Mesmo os materiais não corrosivos e inertes não compatíveis com o fluido da peça podem provocar uma dissolução prejudicial. Para a reparação de fugas, utilize materiais resistentes e vedantes para restabelecer a função da válvula.
• Prevenção e eliminação de entupimentos: A sujidade ou pedaços no fluido podem bloquear as partes internas da válvula. Além disso, limpe a válvula regularmente.
• Resolução de problemas de funcionamento lento ou irregular: Se a válvula for lenta ou não funcionar suavemente, pode ser devido a baixa pressão do fluido (para válvulas piloto), alterações de tensão, peças a esfregar no interior ou um pequeno bloqueio.
• Melhores práticas de manutenção: Para garantir que as válvulas funcionam durante muito tempo, é necessário verificar, limpar e substituir regularmente as peças gastas, como os vedantes. 

A VINCER fornece serviços pós-venda profissionais que ajudam os clientes na resolução de problemas. Oferecem consultas telefónicas e online. Além disso, fornecem peças sobresselentes gratuitas. As reparações e substituições são efectuadas de forma rápida e eficiente. Tudo isto demonstra o compromisso da VINCER para com os seus clientes.

Tendências Futuras e Inovações na Tecnologia de Válvulas Solenóides

Os desenvolvimentos na tecnologia de válvulas solenóides também estão a melhorar. Está a tornar-se mais inteligente, mais eficaz e mais amiga do ambiente. Prevêem-se desenvolvimentos futuros em:

• Válvula solenoide inteligente com integração IoT: Isto implica instalá-las com capacidades de rede e sensores. Permite a monitorização remota, a antecipação de problemas, o controlo remoto e transforma-as em "pontos inteligentes" para sistemas.
• Redução do tamanho e mudança nos materiais implementados: O desenvolvimento de novos materiais aplicáveis para resistir a condições extremas, reduzindo simultaneamente o peso e a dimensão global das válvulas.
• Eficiência energética melhorada: Melhoria das válvulas acionadas por bobinas e redução global do consumo de energia durante as operações.

A VINCER está atualmente a trabalhar nestas inovações. Estão a aumentar a automatização das suas válvulas, acrescentando novas funcionalidades para acompanhar as mudanças na indústria e as novas expectativas dos clientes. O seu objetivo é estabelecer-se como uma marca global proeminente de válvulas inteligentes e fornecer soluções avançadas para o controlo automático do fluxo de fluidos.

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

Conclusão

Aprender os diferentes tipos de válvulas solenóides é fundamental para o controlo de fluidos. Estes componentes, que diferem no princípio de funcionamento, na configuração da porta e no estado predefinido, são muito importantes em aplicações de colectores. É necessário analisar os condicionalismos específicos da aplicação, tais como o meio, a pressão e o ambiente, para escolher a melhor válvula. Uma escolha correta garantirá a fiabilidade e a eficiência do sistema, bem como do seu controlo de fluidos.