Introdução Eletropneumática Válvulas de Controle Direcional Fabricio Bertholi Dias Os elementos pneumáticos podem ser subdividido em: Elementos de trabalho; Elementos de comando; Elementos de sinais. Todos os elementos de comando e de sinais que têm por finalidade influenciar o fluxo de informações ou energia (em nosso caso fluidos hidráulicos / pneumáticos) são denominados válvulas, independente de sua forma construtiva. Tipos de Válvulas As válvulas são classificadas segundo as suas funções em cinco grupos: 1) Válvulas de Controle Direcionais 2) Válvulas de Bloqueio 3) Válvulas de Controle de Pressão 4) Válvulas de Controle de Fluxo Válvulas de Controle Direcionais Tem por função orientar a direção que o fluxo deve seguir, a fim de realizar um trabalho proposto Em esquemas pneumáticos/hidráulicos, usam-se símbolos gráficos para descrições de válvulas. Estes símbolos não caracterizam os diferentes tipos de construção, mas somente a função das válvulas. Elas se caracterizam por Número de posições Número de vias Posição de repouso Tipo de acionamento (comando) Tipo de retorno (para a posição de descanso) O que vem a ser o Número de Posições? É a quantidade de manobras distintas que uma válvula direcional pode executar ou permanecer sob a ação de seu acionamento. Nestas condições, a torneira, que é uma válvula, tem duas posições: ora permite passagem de água, ora não permite. Norma para representação: CETOP - Comitê Europeu de Transmissão Óleo - Hidráulica e Pneumática. ISO - Organização Internacional de Normalização. As válvulas direcionais são sempre representadas por um retângulo. Este retângulo é dividido em quadrados. O número de quadrados representados na simbologia é igual ao número de posições da válvula, representando a quantidade de movimentos que executa através de acionamentos. 1
Posição de repouso (ou posição normal) É aquela em que a válvula se encontra quando não está acionada. Neste caso para as válvulas de 2 posições, a posição de repouso é aquela situada a direita da válvula e para de 3 posições a posição de repouso será a posição central. Número de Vias É o número de conexões de trabalho que a válvula possui. São consideradas como vias a conexão de entrada de pressão, conexões de utilização e as de escape. Para fácil compreensão do número de vias de uma válvula de controle direcional podemos também considerar que: Direção do Fluxo: Nos quadros representativos das posições, encontram-se símbolos distintos: As setas indicam a interligação interna das conexões, mas não necessariamente o sentido de fluxo. Passagem Bloqueada Os bloqueios ou fechamentos estão indicados por um traço curto transversal, formando um T, colocado no interior do retângulo. Uma regra prática para a determinação do número de vias consiste em separar um dos quadrados (posição) e verificar quantas vezes o(s) símbolo(s) interno(s) toca(m) os lados do quadro, obtendo-se, assim, o número de orifícios e em correspondência o número de vias. Preferencialmente, os pontos de conexão deverão ser contados no quadro da posição inicial. Escape O escape de ar é representado por triângulos no lado externo do retângulo, podendo ser não provido para conexão (não canalizado ou livre) e provido para conexão (canalizado). Indentificação de uma válvula A válvula é identificada da seguinte forma: Número de Vias / Número de posições Exemplo: 2
Identificação dos Orifícios das Válvulas Para garantir a identificação e ligação corretas das válvulas, marcam-se as vias com letras maiúsculas (DIN) ou com números (ISO) Acionamentos ou Comandos As válvulas exigem um agente externo ou interno que desloque suas partes internas de uma posição para outra, ou seja, que altere as direções do fluxo, efetue os bloqueios e liberação de escapes. Os elementos responsáveis por tais alterações são os acionamentos, que podem ser classificados em: Comando Direto Comando Indireto Comando Direto. É assim definido quando a força de acionamento atua diretamente sobre qualquer mecanismo que cause a inversão da válvula. Comando Indireto. É assim definido quando a força de acionamento atua sobre qualquer dispositivo intermediário, o qual libera o comando principal que, por sua vez, é responsável pela inversão da válvula. Estes acionamentos são também chamados de combinados, servo etc. Tipos de Acionamento Para que as válvulas comutem entre as várias posições existentes, é necessário que elas sejam acionadas, estes acionamentos podem ser: Acionamento Muscular Acionamento mecânico Acionamento elétrico Acionamento pneumático Estes elementos são representados por símbolos normalizados e são escolhidos conforme a necessidade da aplicação da válvula direcional. Tipos de Acionamento Acionamentos Musculares As válvulas dotadas deste tipo de acionamento são conhecidas como válvulas de painel. São acionamentos que indicam um circuito, findam uma cadeia de operações, proporcionam condições de segurança e emergência. A mudança da válvula é realizada geralmente pelo operador do sistema. 3
Acionamentos Mecânicos Com a crescente introdução de sistemas automáticos, as válvulas acionadas por uma parte móvel da máquina adquirem uma grande importância. O comando da válvula é conseguido através de um contato mecânico sobre o acionamento, colocado estrategicamente ao longo de um movimento qualquer, para permitir o desenrolar de seqüências operacionais. Comumente, as válvulas com este tipo de acionamento recebem o nome de válvulas fim de curso. É indispensável efetuar um posicionamento adequado, garantindo um comando seguro e perfeito, mesmo depois de muito tempo. Podem ser : Acionamentos Pneumáticos As válvulas equipadas com este tipo de acionamento são comutadas pela ação do ar comprimido, proveniente de um sinal preparado pelo circuito e emitido por outra válvula. Piloto positivo Um impulso de pressão, proveniente de um comando externo, é aplicado diretamente sobre um pistão, acionando a válvula. 4
Acionamentos Elétricos A operação das válvulas é efetuada por meio de sinais elétricos São de grande utilização onde a rapidez dos sinais de comando é o fator importante, quando os circuitos são complicados e as distâncias são longas entre o local emissor e o receptor. Denominação de uma Válvula Direcional Nas válvulas de duas posições, as ligações são feitas no quadro do retorno (direita do símbolo), quando a válvula não estiver acionada. Quando acionada (presa em fim de curso na posição inicial), as ligações são feitas no quadro de acionamento (à esquerda do símbolo). Nas válvulas de três posições, as ligações são feitas no quadro central (posição neutra) quando não acionadas, ou no quadro correspondente, quando acionadas. O quadro (posição) onde as ligações são feitas, simbolicamente é fixo. Movimenta-se o quadro livre de ligações. Formas Construtivas Segundo a forma construtiva as válvulas direcionais se distinguem em dois grupos: Válvulas de sede ou de assento Esféricas Prato Válvulas corrediças Longitudinal (carretel) Plana longitudinal (comutador) Giratória 2/2 - Tipo Assento com Disco 3/2 Tipo Assento com Cone 5
Exemplo de aplicação de válvula 3/2 vias 3/2 - Tipo Assento Com Disco Acionada por Piloto Comando Básico Direto Exemplo de aplicação de válvula 3/2 vias 3/2 - Tipo Distribuidor Axial Comando Básico Indireto 3/2 - Duplo Piloto Positivo Exemplo de aplicação de válvula 3/2 vias Duplo Piloto Positivo 6
5/2 - Tipo Spool Acionada por Duplo Piloto Exemplo de aplicação de válvula 5/2 vias Duplo Piloto Positivo Válvula de Controle Direcional 3/3, Acionamento por Alavanca Centrada por Mola C.F.; Tipo Distribuidor Axial Acrescida de uma posição chamada Centro, Posição Neutra ou Intermediária, fornecendo outras características à válvula. O centro de uma V.D. 3/3 normalmente é C.F. (centro fechado),i.é, todas as conexões, estão bloqueadas. Este tipo de centro permite impor paradas intermediárias em cilindros de S.E., mas sem condições precisas. Válvula de Controle Direcional 3/3, Acionamento por Alavanca Centrada por Mola C.F.; Tipo Distribuidor Axial Acionada a válvula, através de um dispositivo de esferas ou atrito, o carretel é retido na posição de manobra. Para colocá-lo em outra posição ou no centro, é necessária a influência humana, que vence a retenção imposta, deslocando o distribuidor para a posição desejada. O mesmo critério é empregado quando são válvulas 4/3 ou 5/3. Válvula de Controle Direcional 3/2 Acionada por Solenóide Direto, Retorno por Mola, N.F Válvula de Controle Direcional 5/3, Acionada por Duplo Piloto, Centrada por Mola, C.F., Tipo Distribuidor Axial Possuem um enrolamento que circunda uma capa de material magnético, contendo em seu interior um induzido. Este conjunto (capa + induzido) é roscado a uma haste (corpo), constituindo a válvula. O induzido é mantido contra uma sede pela ação de uma mola. Sendo a válvula N.F., a pressão de alimentação fica retida pelo induzido no orifício de entrada e tende a deslocá-lo. Por este motivo, há uma relação entre o tamanho do orifício interno de passagem e a pressão de alimentação. 7
Válvula de Controle Direcional 3/2 Acionada por Solenóide Indireto, Retorno por Mola, N.F., do Tipo Assento com Disco Válvula de Controle Direcional 3/2 Acionada por Solenóide de Ação Indireta, Retorno por Suprimento Interno, N.F., Tipo Assento Lateral Válvula de Controle Direcional 3/2 Acionada por Solenóide de Ação Indireta, Retorno por Suprimento Interno, N.F. Válvula 5/2 Acionada por Duplo Piloto Positivo Válvulas de 2 vias Válvulas de 3 vias 8
Válvulas de 5 vias 9