Válvula solenoide 101: Princípio de funcionamento e como escolher o tipo certo

A válvula solenoide é um componente automático básico utilizado para controlar a direção do fluxo de fluido e é considerada parte do atuador.

É amplamente utilizado em sistemas de controlo mecânico e válvulas industriais para regular a direção do fluido, controlando assim o interrutor da válvula.

Princípio de funcionamento da válvula solenoide

A electroválvula apresenta uma cavidade fechada com vários orifícios de passagem localizados em diferentes posições. Cada um destes orifícios conduz a um tubo de óleo distinto. No centro da cavidade encontra-se uma válvula, com dois electroímanes posicionados de cada lado. Quando a bobina do íman é energizada, o corpo da válvula é puxado para um dos lados. Este movimento do corpo da válvula regula o fluxo de óleo, bloqueando ou abrindo diferentes orifícios de drenagem de óleo.

O orifício de entrada de óleo está normalmente aberto, permitindo que o óleo hidráulico flua para os vários tubos de drenagem de óleo e exerça pressão sobre o pistão do cilindro de óleo. Este, por sua vez, acciona a haste do pistão e o dispositivo mecânico ligado. Essencialmente, o movimento mecânico é controlado pela regulação da corrente no eletroíman.

Classificação da válvula solenoide

1. As electroválvulas dividem-se, em princípio, em três categorias:

1) Válvula solenoide de ação direta:

Princípio: A bobina do solenoide gera uma força electromagnética quando é activada, que levanta a peça de fecho da sede da válvula e abre a válvula. Quando a energia é cortada, a força electromagnética desaparece, fazendo com que a mola pressione a peça de fecho de volta para a sede da válvula, fechando assim a válvula.

Características: É capaz de funcionar em condições de vácuo, pressão negativa e pressão zero, embora o diâmetro seja geralmente limitado a 25 mm ou menos.

2) Válvula solenoide de ação direta distribuída:

Princípio: A válvula funciona através de uma combinação de ação direta e controlo piloto. Quando não existe diferença de pressão entre a entrada e a saída, a força electromagnética eleva diretamente a pequena válvula piloto e a peça de fecho da válvula principal, fazendo com que a válvula se abra depois de a alimentação ser ligada.

Quando é atingida uma pressão diferencial inicial entre a entrada e a saída, a força electromagnética pilota a válvula pequena, fazendo com que a pressão na câmara inferior da válvula principal aumente e a pressão na câmara superior diminua. Isto cria uma pressão diferencial que empurra a válvula principal para cima.

Quando a alimentação é desligada, a válvula piloto utiliza a força da mola ou a pressão média para empurrar a peça de fecho para baixo, fechando a válvula.

Características: A válvula pode funcionar em condições de diferença de pressão zero, vácuo e alta pressão. No entanto, requer uma grande potência de entrada e deve ser instalada horizontalmente.

3) Válvula solenoide pilotada:

Princípio: Quando a energia é aplicada, a força electromagnética abre o orifício piloto, provocando uma rápida queda de pressão na câmara superior. Isto cria uma diferença de pressão elevada à volta da peça de fecho e a pressão do fluido empurra a peça de fecho para cima, abrindo a válvula.

Quando a energia é cortada, o orifício piloto é fechado pela força da mola. A pressão de entrada cria rapidamente uma diferença de pressão baixa para alta à volta da peça de fecho da válvula através da câmara do orifício de derivação, fazendo com que a pressão do fluido empurre a peça de fecho da válvula para baixo, fechando a válvula.

Características: A gama de pressão do fluido tem um limite superior elevado e pode ser instalada em qualquer local (personalizável), desde que cumpra os requisitos de diferencial de pressão do fluido.

2. A válvula solenoide está dividida em seis subcategorias de acordo com a diferença na estrutura da válvula, material e princípio:

Estrutura de diafragma de ação direta, estrutura de placa pesada passo a passo, estrutura de diafragma piloto, estrutura de pistão de ação direta, estrutura de pistão de ação direta passo a passo, estrutura de pistão piloto.

Precauções para a seleção da válvula solenoide

1. Aplicabilidade

O fluido na tubagem deve ser compatível com o meio especificado no modelo selecionado da série de válvulas solenóides.

A temperatura do fluido deve ser inferior à temperatura calibrada da válvula solenoide selecionada.

A viscosidade admissível do líquido da electroválvula é normalmente inferior a 20 CST e deve ser anotada se for superior a 20 CST.

Quando a pressão diferencial de trabalho e a pressão diferencial máxima da tubagem são inferiores a 0,04 MPa, devem ser seleccionados os tipos de ação direta e de ação direta em várias fases, como as séries ZS, 2W, ZQDF e ZCM.

Se a diferença mínima de pressão de funcionamento for superior a 0,04 MPa, pode ser selecionada uma válvula solenoide operada por piloto (pressão diferencial).

A pressão diferencial máxima de trabalho deve ser inferior à pressão máxima calibrada da válvula solenoide.

As válvulas solenóides funcionam normalmente num sentido único, pelo que é importante ter em conta a presença de diferenças de contrapressão. Se necessário, deve ser instalada uma válvula de retenção.

Se o fluido não estiver suficientemente limpo, deve ser instalado um filtro antes da válvula electromagnética. A válvula electromagnética requer um nível mais elevado de limpeza do fluido.

Considerar tanto o diâmetro do caudal como o diâmetro do bocal.

A electroválvula é normalmente controlada apenas por duas posições de interrutor.

Se possível, deve ser instalado um tubo de derivação para facilitar a manutenção.

Em caso de golpe de aríete, o tempo de abertura e fecho da válvula solenoide deve ser ajustado conforme necessário.

Ter em conta o impacto da temperatura ambiente na válvula solenoide.

A corrente e o consumo de energia da fonte de alimentação devem ser escolhidos com base na capacidade de saída.

A tensão da fonte de alimentação pode ter um desvio de ±10%.

É importante notar que o valor VA é elevado durante o arranque da CA.

2. Fiabilidade

A electroválvula existe em dois tipos: normalmente fechada e normalmente aberta.

Ao selecionar uma válvula solenoide, recomenda-se normalmente a escolha do tipo normalmente fechado, que é ligado e desligado.

No entanto, se o tempo de abertura for longo e o tempo de fecho for curto, é preferível optar pelo tipo normalmente aberto.

Os testes de vida útil de fábrica são um tipo comum de item de teste. No entanto, é importante notar que não existe uma norma oficial para as válvulas solenóides na China, pelo que se deve ter cuidado ao escolher um fabricante.

Nos casos em que o tempo de ação é muito curto e a frequência é elevada, o tipo de ação direta é geralmente preferido. Para calibres maiores, a série rápida é a melhor escolha.

3. Segurança

Geralmente, as válvulas solenóides não são à prova de água. Se as condições não permitirem uma válvula solenoide padrão, recomenda-se a seleção de um tipo à prova de água, que pode ser personalizado pela fábrica.

É importante assegurar que a pressão nominal máxima calibrada da válvula solenoide excede a pressão máxima na tubagem, uma vez que, se tal não for feito, pode resultar numa vida útil reduzida ou noutros acidentes.

Para líquidos corrosivos, recomenda-se a utilização de uma válvula solenoide do tipo aço inoxidável e, para líquidos fortemente corrosivos, recomenda-se uma válvula solenoide do tipo plástico (SLF).

Em ambientes explosivos, é necessário selecionar produtos correspondentes à prova de explosão.

4. Economia

Muitas válvulas solenóides são adequadas para utilização universal, mas é importante escolher as opções mais económicas que satisfaçam os três critérios acima mencionados.