Glauco Diniz Duarte Diretor – Função da válvula solenoide

Segundo o Dr. Glauco Diniz Duarte, esse termo válvula solenoide foi aplicado inicialmente em válvulas de processo, válvulas com configuração básica 2/2 NA ou NF e conhecidas no mercado como válvulas “On Off”.

Atualmente toda válvula que contém um solenoide, uma bobina, aplicado na sua composição é conhecida como válvula solenoide.

As válvulas solenoides são bobinas eletromagnéticas que, quando energizadas, geram um campo magnético capaz de atrair elementos com características ferrosas, comportando-se como um imã permanente.

Numa eletroválvula, hidráulica ou pneumática, a bobina da válvula solenoide é enrolada em torno de um magneto fixo, preso à carcaça da válvula, enquanto que o magneto móvel é fixado diretamente na extremidade do carretel da válvula.

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Existem válvulas solenoide de ação direta ou servo operada

A válvula solenoide de ação direta: É toda aquela que o campo magnético gerado pela bobina atua diretamente sobre o elemento que irá liberar ou não a passagem do fluído. Com o tempo e novas necessidades do mercado as válvulas precisaram aumentar de tamanho para atender as novas vazões.

Com isso os elementos internos e corpo das mesmas precisaram crescer. Elementos maiores provocam maior esforço para ser deslocado o que iria exigir que as bobinas fossem maiores e com maior potência. Isso resultaria no aumento do consumo de energia elétrica, exigiria maiores espaços nas instalações e equipamentos mais pesados.

Válvulas servo operada: Devido as novas exigências surgem as válvulas solenoide servo operadas. Nestas válvulas as bobinas são pequenas, independentemente do tamanho das válvulas. Estas bobinas liberam a passagem de fluído através de um canal interno de comunicação para que um pequeno fluxo há um determinado valor de pressão seja o responsável por atuar e deslocar o elemento que irá permitir ou bloquear a passagem do fluído principal.

Como é composto o conjunto solenoide?

O conjunto solenoide é composto por:
1 – porca de fixação
2 – bobina
3 – conector
4 – torre
5 – núcleo móvel

Os conjuntos solenoides são montadas nos corpos das válvulas. Enquanto a bobina não recebe energia elétrica o núcleo móvel permanece na posição de repouso pela ação da mola. A bobina ao receber energia elétrica produzirá campo magnético que atrai o núcleo móvel para o interior da torre permitindo a passagem de fluído. Veja a figura:

A característica construtiva do conjunto solenoide e bobina possuem várias variáveis conforme projeto. O princípio de funcionamento será sempre o mesmo.

Os conjuntos solenoide também são confeccionados com ou sem orifício de escape. Essas diferenças construtivas poderão ser observadas ao avaliarmos o princípio de funcionamento das válvulas solenoide de ação direta.

Como funciona a válvula solenoide de ação direta?

As válvulas de ação direta são encontradas nas funções 2/2 ou 3/2 NA ou NF sempre com acionamento mono estável. O conjunto solenoide será sempre montado diretamente sobre o orifício de passagem do fluído.

Válvula Solenoide de Ação Direta 2/2.

Na figura abaixo temos uma válvula de ação direta, esta é uma válvula 2/2 NF, ou seja, enquanto o conjunto solenoide não recebe energia elétrica o núcleo móvel permanece sobre o acento bloqueando a passagem do fluído.

A bobina ao receber energia elétrica, gera campo magnético, o núcleo móvel é atraído para o interior da torre liberando o orifício de passagem. Enquanto perdurar a energização da bobina a válvula permanecerá aberta.

Ao cessar a energia elétrica na bobina, cessa o campo magnético, o núcleo móvel retorna a posição inicial pela ação da mola bloqueando novamente o orifício de passagem.

Válvula Solenoide de Ação Direta 3/2 NF

Nesta válvula, contém um orifício, trata-se de um orifício de escape que pode ou não conter uma conexão fêmea roscada. Nesta válvula é possível colocar um silenciar, ou conexão para intervenção emergencial ou mesmo para canalização.

Essas válvulas possui um núcleo móvel possui vedação nas suas extremidades e uma mola no seu interior. A função dessa mola é manter as vedações nas suas posições.

Ao ser energizada a bobina, o campo magnético atrai o núcleo móvel para o interior da torre liberando a passagem de ar para a via de utilização e ao mesmo tempo fechando a via de escape na parte superior da torre.

Enquanto a bobina permanecer energizada a válvula permanece aberta. Ao ser interrompida a energização, o campo magnético se desfaz e o núcleo móvel retorna a posição inicial fechando a via, orifício de passagem, principal e liberando o escape na parte superior da torre.

Como funciona a válvula solenoide servo operada?

A válvula servo operada pode ser encontrada nas funções de 3/2 NA ou NF, 5/2 ou 5/3; com acionamento monoestável ou biestável.  A aplicação da válvula solenoide nas soluções vem ganhando cada vez mais espaço nas aplicações de uma forma geral, versatilidade, velocidade de comutação, baixa potência nas bobinas permitem aplicações com alta complexidade e baixo consumo de energia.

Na pneumática a grande maioria das aplicações desse modelo de válvula é como direcional na atuação de cilindros pneumáticos simples ou dupla ação.

Válvula Solenoide 5 vias 2 posições, monoestável.

As válvulas solenoide recebem o mesmo conjunto solenoide que as válvulas solenoide de operação direta, que podemos observar na imagem abaixo, montado na parte esquerda da imagem.

Como foi dito anteriormente, este conjunto solenoide não atua diretamente sobre o elemento de liberação de fluxo e sim através de um êmbolo de acionamento.

Para o seu funcionamento um pequeno canal de comunicação, leva ar comprimido da conexão de entrada para a base do conjunto solenoide.

Quando o conjunto solenoide é acionado, o mesmo libera uma pequena porção de ar comprimido que atua diretamente sobre um êmbolo de maior diâmetro, que atua sobre o elemento de liberação de fluxo, acionando a válvula.

Enquanto o sinal elétrico permanecer, o êmbolo permanecera pressurizado e mantendo a válvula acionada. Ao se remover o sinal elétrico a passagem de ar será obstruída com o retorno do núcleo móvel, fechando a comunicação de ar e permitindo que o ar que atuava sobre o êmbolo seja liberado para a atmosfera.

Sem pressão sobre o êmbolo a mola que se encontra em lado oposto recoloca o êmbolo na posição inicial.

Válvula Solenoide 5 vias 2 posições biestável

Esse modelo de válvula, também conhecida como válvula memória. Para este modelo de válvula não há necessidade do sinal elétrico ser mantido na bobina. Um pulso é suficiente para efetuar a inversão.

Enquanto um sinal elétrico não for emitido, na bobina oposta, a válvula permanece na primeira posição e por isso são válvulas memória.

Válvula Solenoide Diferencial

Este modelo de válvula mantém as características construtivas das válvulas com retorno mecânico. No lugar de uma mola para retorno do êmbolo a posição inicial é utilizado êmbolos de diâmetros diferentes, criando-se uma mola pneumática.

Na imagem acima podemos observar a diferença entre os diâmetros dos êmbolos da direita que se encontra com pressão vinda do canal de suprimento interno e o êmbolo esquerdo que se encontra sem pressão.

Este modelo de válvula substitui à monoestável com retorno mecânico, mola, em aplicações onde a frequência de acionamento é elevada, com um ciclo por segundo por exemplo. Evita a fadiga da mola e mantém confere uma aplicação mais segura, sem paradas por quebra.

A válvula solenoide tem outras aplicações?

Sim. Não obrigatoriamente são válvulas de controle direcional, como a grande maioria dos usuários as aplica, acionando cilindros pneumáticos.

Podem ser utilizadas como; seletoras de circuito, seletora de pressões diferentes em um mesmo circuito, seletora de fluídos, seletora entre pressão e vácuo, entre outras. Para que estas funções possam ser aplicadas corretamente é preciso entender bem o princípio de funcionamento destas válvulas, ou antes de aplicá-las ao processo consulte o fabricante.

Quando uma corrente elétrica percorre a bobina da válvula solenoide, um campo magnético é gerado e atrai os magnetos, o que empurra o carretel da válvula solenoide na direção oposta a do solenoide que foi energizado. Dessa forma, é possível mudar a posição do carretel no interior da válvula solenoide, por meio de um pulso elétrico.

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