Válvula solenoide eletromagnética: onde é usada + tipos e princípio de funcionamento

Além das válvulas manuais comuns, na loja também se pode ver uma válvula solenoide eletromagnética de ação automática. Ela permite não apenas controlar o fluxo de líquidos e gases em tubulações à distância, mas também automatizar esse processo.

Tais dispositivos diferem na estrutura interna e na finalidade. No entanto, o princípio de funcionamento é o mesmo para todos – o fechamento/abertura da válvula ocorre devido ao acionamento do eletroímã.

Neste artigo, veremos para que serve essa válvula e como ela funciona. Também falaremos sobre as principais variedades de eletroválvulas solenoide.

Para que serve a válvula eletromagnética?

Válvulas solenoide são uma categoria de modernos dispositivos de bloqueio para tubulações de diversas finalidades. Em ambientes domésticos, essas eletroválvulas são usadas em automóveis, máquinas especiais, sistemas de água e sistemas de irrigação automática e aquecimento.

Elas também são amplamente utilizadas na indústria para regular o fluxo e controlar o transporte de diversos líquidos e gases.

A eletroválvula solenoide é um equipamento dependente de energia; para abrir ou fechar, necessita de alimentação elétrica.

Internamente, a válvula eletromagnética para água ou gás não possui sensores. Com ela, pode-se apenas regular ou interromper completamente o fluxo do meio de trabalho. Se for necessária a automatização desses processos, será necessário instalar instrumentos de medição externos, vinculando o funcionamento da eletroválvula a eles.

Por exemplo, usar adicionalmente em conjunto um controlador e um sensor de vazamento de água, para que no momento da detecção do vazamento a válvula solenoide receba o comando correspondente do controlador e feche a tubulação.

Entre as vantagens do uso de válvulas solenoide estão:

• regulação rápida do fluxo do meio de trabalho na tubulação;
• versatilidade e confiabilidade do dispositivo;
• longa vida útil;
• tamanhos pequenos e peso leve;
• diversidade de tipos do dispositivo.

O acionamento da válvula ocorre literalmente em frações de segundo após o envio do sinal. Ela é projetada para trabalhar com líquidos sob diferentes pressões, de 0 a 25 bar, e com temperatura variável, de -20 a +120 °C. Além disso, no estado desenergizado, essa eletroválvula pode permanecer tanto na posição fechada quanto aberta – tudo depende da modificação do dispositivo.

Na maioria das vezes, em casa, a válvula solenoide eletromagnética é usada em sistemas de abastecimento de água e aquecimento, onde o fluxo de água é regulado remotamente com sua ajuda.

Em encanamentos, ela permite fechar automaticamente o fornecimento de água em caso de rompimento de tubos. E em sistemas de aquecimento, essa válvula é usada como um dispositivo de ajuste do fluxo do fluido térmico.

Aqui, ela, com base em um sensor de temperatura externo, diminui ou aumenta automaticamente o fluxo do líquido aquecido da caldeira para os radiadores.

Como funciona a válvula com solenoide?

A eletroválvula solenoide é composta por:

• corpo de aço, ferro fundido, latão ou polímero;
• bobina de indução com núcleo (solenoide);
• elemento de vedação de trabalho;
• vedante;
• mola de amortecimento.

A bobina de indução de cobre dentro do dispositivo de vedação está localizada em um invólucro selado, onde o acesso da água é fechado. O fechamento ou abertura do canal de fluxo do meio de trabalho ocorre por meio de uma haste e membrana que se deslocam sob a ação do solenoide.

A conexão da alimentação elétrica à válvula solenoide é feita por meio de terminais na parte superior do corpo do dispositivo, próximo à bobina de indução.

No estado desenergizado, sob a ação da mola, a válvula fecha completamente o canal de fluxo ou o deixa completamente aberto. Em seguida, após a aplicação de tensão na bobina, ocorre o deslocamento do núcleo com a haste, resultando no aumento/diminuição da seção transversal desse fluxo.

O princípio geral de funcionamento da válvula eletromagnética em questão é simples – o movimento da haste ocorre por indução eletromagnética. Quando a corrente elétrica flui pela bobina, um campo eletromagnético atua sobre o núcleo localizado em seu centro, cuja força e direção dependem da tensão aplicada em volts.

Como resultado, ocorre o deslocamento do elemento de vedação e a alteração da seção de passagem da válvula.

A bobina da válvula solenoide, dependendo da modificação do dispositivo, pode funcionar com tensão de 5–36 V em corrente contínua ou 220 V em corrente alternada.

Eletroválvulas com baixa tensão de controle são projetadas para trabalhar em tubulações de pequeno diâmetro e com baixa pressão do meio de trabalho. Sua área de aplicação é bastante limitada.

No entanto, tais válvulas são mais fáceis de integrar em sistemas de controle em dispositivos semicondutores de baixa tensão e conectar a vários microcontroladores. Em tubulações de água e circuitos de aquecimento de casas particulares, geralmente são utilizadas essas.

Variedades de eletroválvulas solenoide

Existem diversas variedades do dispositivo em questão. Tais dispositivos são classificados pelo material de fabricação do corpo, pela construção e posição do obturador no estado desenergizado, pelo tipo de vedação e pelo método de conexão aos tubos.

Cada uma dessas opções é projetada para trabalhar com um determinado fluido em termos de composição, temperatura e pressão. É necessário escolher a eletroválvula solenoide com cuidado. Se você pegar um dispositivo que não atende aos requisitos, ele não durará muito.

A primeira e principal divisão das válvulas eletromagnéticas é pelo tipo de corrente elétrica. Assim, elas podem funcionar com corrente alternada ou contínua.

Pelo método de conexão, as eletroválvulas solenoides se dividem em:

• flangeadas;
• com luva;
• com bico.

E quanto ao tamanho, podem ser de 6 a 150 DN (de 1/8 a 6 polegadas). Haverá uma opção para qualquer tubulação.

O corpo das eletroválvulas consideradas é fabricado em:

• plástico (PPA reforçado, PVC, nylon);
• aço inoxidável;
• latão;
• ferro fundido.

Cada uma dessas opções possui suas próprias características de pressão e temperatura do fluido de trabalho. Esses números devem ser estudados atentamente no manual do dispositivo para não errar na escolha. No entanto, para tubulação de água ou aquecimento em uma casa particular, qualquer uma das variações acima servirá.

Classificação #1 — de acordo com a estrutura interna

As válvulas, pela construção do elemento de controle, dividem-se em três grupos:

1. Válvulas de carretel.
2. Válvulas de diafragma.
3. Válvulas de pistão.

As válvulas eletromagnéticas em versão doméstica geralmente são feitas com diafragma. É uma opção barata e confiável que lida sem problemas com a regulação do fluxo de água em sistemas domésticos de aquecimento e abastecimento de água.

Os elementos internos – mola, êmbolo e núcleo – são quase sempre feitos de aço inoxidável, que possui alta resistência a variações de temperatura e pressão da água

A principal divisão das válvulas solenoides é feita pela posição do mecanismo de fechamento quando o eletroímã está desenergizado.

Por este parâmetro, as eletroválvulas solenoides se dividem em:

• normalmente fechadas, válvula fechada (NF);
• normalmente abertas, válvula aberta (NA);
• bistáveis.

No primeiro caso, enquanto não houver tensão no solenoide, o núcleo é empurrado para baixo pela pressão da mola e não há fluxo de água. No segundo caso, quando o dispositivo está desenergizado, o canal está completamente aberto e o fechamento ocorre apenas após a aplicação de alimentação.

A terceira opção — a posição pode ser tanto aberta quanto fechada.

Classificação #2 — de acordo com o princípio de funcionamento

Funcionalmente, as eletroválvulas solenoides para água em 220 V e outras voltagens são:

• de uma via;
• de duas vias;
• de três vias.

As primeiras possuem apenas um bocal de conexão à tubulação. São dispositivos de segurança projetados para liberar vapor ou água quando a pressão nas tubulações está muito alta.

As válvulas solenoides de duas vias são as mais comuns e procuradas. Possuem dois bocais – entrada e saída, e são instaladas na interrupção da tubulação.

Os dispositivos de três vias possuem três bocais para conexão às tubulações. Essas opções são projetadas para redirecionar o fluxo de uma tubulação para outra.

As válvulas de três vias são mais amplamente utilizadas em sistemas de aquecimento. Esses aparelhos permitem facilmente a transferência do fluido térmico de um circuito para outro para misturar o meio de trabalho.

Consequentemente, a temperatura da água no sistema muda, e a fonte de energia térmica continua operando sem alteração de regime.

Além disso, as válvulas solenoides podem ser:

• de ação direta;
• de ação indireta.

Nas primeiras, o êmbolo se move exclusivamente sob a ação do eletroímã. Nas segundas – seu movimento também é influenciado pela pressão do meio de trabalho.

Classificação #3 — de acordo com o material do vedante e da membrana

No interior do corpo da válvula solenoide, há uma membrana que bloqueia o fluxo de água. Além disso, entre a bobina e o corpo principal com os bocais, há um vedante. Ambos esses elementos são feitos de materiais poliméricos elásticos.

Na maioria das vezes, em válvulas solenoides domésticas para água, os vedantes e membranas são feitos de EPDM, que possui alta resistência a sais e baixas temperaturas.

O vedante em eletroválvulas pode ser feito de:

• FPM (FKM, VITON) – fluorelastômero;
• EPDM – elastômero de etileno-propileno;
• NBR – borracha de butadieno-nitrilo.

A primeira opção possui alta temperatura máxima do meio de trabalho e resistência a óleos e gasolinas. A segunda – é barata e resistente a sais, álcalis e ácidos dissolvidos na água. A terceira – suporta contato com derivados de petróleo, geralmente usado na indústria e em automóveis.

Este material não influencia muito o preço da válvula solenoide. As peças feitas dele são muito pequenas. O tipo de vedante e membrana deve ser escolhido exclusivamente com base nas características do meio de trabalho.

As propriedades térmicas dos vedantes são apresentadas na tabela a seguir:

No entanto, em qualquer caso, atenção especial deve ser dada à ausência de impurezas na água durante a operação da eletroválvula.

Areia e ferrugem nos canos, mais cedo ou mais tarde, danificarão qualquer membrana, independentemente do material de sua fabricação. O dispositivo em questão só pode ser instalado se houver um filtro na tubulação.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

Visão geral do dispositivo da válvula solenoide:

Como é construída e funciona a eletroválvula de 220 V de ação direta:

Tipos de válvulas eletromagnéticas pelo princípio de acionamento:

A válvula solenoide de controle remoto é descomplicada e confiável em operação. Ela é projetada para dezenas de milhares de acionamentos (funcionará perfeitamente por 20–25 anos) e não requer manutenção especializada.

Tal dispositivo para água custa entre 30 e 60 €, mas ajuda a resolver muitos problemas. Além disso, instalá-lo por conta própria não é difícil, basta escolher corretamente uma válvula semelhante pelas características e materiais.

Quer complementar o material acima com informações úteis ou apontar uma inconsistência ou erro? Ou quer dar recomendações sobre a escolha do modelo ideal de eletroválvula solenoide? Por favor, escreva seus conselhos e observações na seção de comentários.

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