Na fase de elaboração de projetos mecânicos, é imprescindível conhecer a variedade de mecanismos que possam atender às mesmas necessidades industriais gerais.
No entanto, ao considerar as especificidades de projeto, o cenário se torna um pouco diferente: os detalhes que distinguem um mecanismo de outro se tornam relevantes para direcioná-los às aplicações corretas.
Por exemplo: processos industriais que lidam com fluidos (gases e líquidos) utilizam válvulas para o controle do fluxo. Isso é fato.
Contudo, ao considerar as condições ambientais e parâmetros do processo, as válvulas precisam ser melhores selecionadas, de forma que as suas características possam garantir qualidade e segurança operacional.
Neste contexto, decidimos abordar um componente vastamente utilizado na automação industrial, mas que ainda gera dúvidas quanto à sua aplicação correta: a válvula solenoide.
Estamos falando de um componente de acionamento rápido e prático, mas que nem sempre é viável. Mas, por que?
Pois bem. Neste texto, vamos discutir sobre isso, considerando fatores práticos, como tipo de fluido, pressão, temperatura, frequência de operação e nível de controle.
Como funciona uma válvula solenoide
Entender o funcionamento de uma válvula solenoide é algo importante para entender os porquês que a mesma é direcionada para determinadas situações.
Vamos começar pelo seu funcionamento: a válvula solenoide é um dispositivo eletromecânico. Assim, o princípio de funcionamento deste dispositivo está na conversão de energia elétrica em movimento mecânico.
Para que assim ocorra, alguns princípios físicos devem acontecer: quando a bobina (solenoide) é energizada, um campo magnético é gerado, fazendo com que o êmbolo seja deslocado.
Este êmbolo é o responsável por alterar o estado da válvula, permitindo que ela bloqueie ou permita o fluxo de fluido.
Classificações
As válvulas solenoides podem ser classificadas, de forma geral, como:
- Normalmente fechadas (NF): permanecem fechadas sem energia e abrem quando energizadas
- Normalmente abertas (NA): permanecem abertas sem energia e fecham quando energizadas
Embora não pareça, essa característica é bem importante. Há diversos processos que devem ser protegidos de condições externas.
As válvulas normalmente fechadas, neste caso, protegem o fluido do restante do sistema em uma queda de energia.
Além disso, podem operar de forma:
- Direta: o solenoide atua diretamente na abertura/fechamento (ideal para baixas pressões e vazões);
- Acionamento indireto: uso de válvulas servo pilotadas. Neste caso, possibilitando que um obturador da válvula seja acionado com ar comprimido de um servo piloto que consiste em uma eletroválvula 3/2 vias miniaturizada.
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Quando usar válvula solenoide em sistemas automatizados
As características que resumem a válvula solenoide, são: controle rápido, repetitivo e integrado a sistemas elétricos ou eletrônicos.
Para que você tenha ideia, nos sistemas automáticos completamente baseados na tecnologia pneumática e hidráulica, os sistemas apresentam tempos de resposta muito baixos.
Por este fato ser completamente incompatível com as elevadas velocidades de resposta operacionais exigidas na automação moderna, é comum recorrer à eletropneumática e eletrohidráulica.
Esses sistemas são, resumidamente, baseados em tecnologia pneumática para sistema de atuação e tecnologia elétrica para sistema de controle.
Neste caso, as válvulas direcionais, que são elementos de comando, e os elementos de sinais (sensores e botões) são acionados eletricamente, via solenoide.
Por fim, a válvula solenoide é viável em condições de:
1. Controle liga/desliga (on/off)
Válvulas que trabalham com bloqueio e concessão plena de fluido trabalham de duas formas: totalmente abertas ou fechadas. A válvula, neste caso, se torna uma solução para operações que exigem:
- Liberação de ar comprimido em sistemas pneumáticos
- Alimentação de água em processos intermitentes
- Controle de entrada de fluidos em máquinas automáticas
2. Alta frequência de operação
Uma ótima característica da válvula solenoide é a sua resistência a altos ciclos, frequentes e seu acionamento de resposta rápida, tudo isso sem necessidade de intervenção manual.
Esses benefícios fazem da sua aplicação típica em:
- Linhas automatizadas
- Sistemas de envase
- Máquinas de repetição cíclica
3. Integração com CLPs e sistemas de automação
Haja vista que o controle do processo está vinculado ao CLP ou sistema supervisório, a válvula solenoide se torna um componente ideal para acionamentos remotos e lógica programável.
Na prática, isso permite:
- Sequenciamento de operações
- Intertravamentos de segurança
- Automação completa do processo
4. Espaço reduzido e simplicidade construtiva
Comparadas a válvulas com atuadores pneumáticos ou motorizados, as solenoides possuem dimensões mais compactas e instalação simplificada.
São recomendadas quando:
- Há limitação de espaço no layout
- O sistema precisa ser modular e de fácil manutenção
5. Aplicações com fluidos limpos e controlados
Já que as válvulas solenoides possuem passagens internas mais sensíveis, esses dispositivos apresentam melhor performance em fluidos sem partículas sólidas ou contaminantes.
Exemplos ideais:
- Ar comprimido filtrado
- Água tratada
- Gases industriais
Quando evitar o uso de válvulas solenoides
Poderíamos fazer outro texto à respeito deste assunto. No entanto, vamos resumir este tópico a itens simples, a fim de complementar o conteúdo principal.
Apesar das vantagens, existem cenários onde sua aplicação não é recomendada:
- Controle proporcional ou modulação de fluxo: visto que as convencionais operam em dois estados (totalmente fechada e totalmente aberta). Para controle preciso, é viável a válvula proporcional ou de controle.
- Altas vazões e grandes diâmetros: o esforço necessário para abertura, em grandes linhas, pode tornar o uso de solenoides inviável ou ineficiente.
Para casos como este, utilize:
- Válvulas com atuadores pneumáticos
- Válvulas motorizadas
- Fluidos contaminados ou agressivos: partículas sólidas, incrustações ou fluidos corrosivos podem comprometer o funcionamento do êmbolo interno.
- Condições severas de temperatura e pressão: verifique, antes de mais nada, os limites de operação do fabricante. Nem todas as válvulas suportam condições extremas.
Considerações finais
Quando o assunto é versatilidade, a válvula solenoide se destaca entre os componentes da automação industrial.
No entanto, mesmo que seja amplamente utilizada pela sua rapidez, simplicidade e facilidade de integração, sua aplicação deve ser baseada em critérios técnicos bem definidos.
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FAQ – Válvulas solenoides na automação industrial
1. Quando utilizar uma válvula solenoide?
Ela é indicada para aplicações de controle on/off, alta frequência de operação e integração com CLPs e sistemas automatizados.
2. Válvulas solenoides podem ser usadas para controle de fluxo?
As convencionais não são ideais para controle proporcional. Para modulação de fluxo, o recomendado é utilizar válvulas proporcionais ou de controle.
3. Quais são as limitações das válvulas solenoides?
Elas não são indicadas para altas vazões, fluidos contaminados ou condições extremas de pressão e temperatura.
4. Qual a principal vantagem da válvula solenoide?
Seu acionamento rápido, facilidade de integração com sistemas elétricos e operação confiável em processos automatizados.
