Uma Maneira Fácil de Comparar Válvulas Diretas vs Indiretas vs Semidiretas

No mundo dos sistemas de controle de fluidos, as válvulas solenoides são dispositivos eletromecânicos e são componentes essenciais para controlar, misturar e regular o fluxo de líquidos e gases com precisão e eficiência. Eles são amplamente utilizados nas indústrias de transformação, HVAC, petróleo e gás e automotiva.

Compreender as nuances dos diferentes tipos de válvula solenoide é crucial para selecionar o componente certo para uma determinada aplicação.

Nesta postagem do blog, exploraremos as diferenças entre válvulas solenoides de ação direta, ação indireta e ação semidireta (combinada), esclarecendo suas características e aplicações exclusivas.

Uma válvula solenoide consiste em uma bobina que cria um campo magnético quando uma corrente elétrica passa por ela.

O campo magnético cria uma força (força eletromagnética) no êmbolo para fechar ou abrir a válvula, dependendo da posição de repouso da válvula (Normalmente Aberta ou Normalmente Fechada).

Com base no seu princípio de funcionamento, as válvulas solenoides podem ser classificadas em três tipos principais: ação direta, ação indireta e semidireta.

Neste artigo de recursos, discutiremos esses três tipos populares de válvulas solenoides e suas vantagens e desvantagens para que você possa tomar uma decisão informada ao selecionar a mais adequada para suas necessidades.

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VÁLVULAS SOLENÓIDES DE AÇÃO DIRETA:

As válvulas solenoides de ação direta são dispositivos simples não necessitam de pressão mínima ou diferencial de pressão para funcionar podendo ser utilizadas em aplicações desde zero bar até a pressão operacional máxima permitida para a válvula, sendo altamente eficazes e usadas para controlar o fluxo de fluidos em diversas aplicações.

Elas operam com base em um princípio elétrico, onde uma corrente elétrica passa por uma bobina, o que cria um campo magnético.

Este campo magnético levanta um êmbolo, dando passagem e permitindo que o fluido flua através da válvula.

Como a vazão máxima através de uma válvula de ação direta é diretamente proporcional ao tamanho do orifício, essas válvulas são usadas apenas quando pequenas quantidades de fluidos precisam ser controladas.

Essas válvulas são populares por seus rápidos tempos de resposta e funcionam bem em situações em que há espaço limitado.

Elas também são muito fáceis de usar, o que as torna uma excelente escolha para aplicações onde a simplicidade é importante.

Vantagens dos Válvulas solenoides de ação direta:

Ideal para aplicações de baixo fluxo, espaços apertados e situações em que a simplicidade é fundamental;

• Opera independentemente da diferença de pressão entre as portas;
• Quantidade reduzida de peças móveis, resultando em baixa manutenção e maior vida útil, além rápidos de ciclos de comutação;
• Compacta e econômica;
• O fluxo não depende de furos/diafragmas/passagens limitando-se apenas a vazão nominal da válvula solenoide e, portanto, é resistente a detritos.

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Desvantagens dos Válvulas solenoides de ação direta:

• Capacidades de vazão limitadas ao tamanho do corpo da válvula, são mais adequadas para uso em baixas taxas de vazão/descarga;
• Maior consumo de energia em comparação com outros tipos de válvulas;
• Devido à alta frequência de acionamentos, a bobina é suscetível de queimar facilmente.

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Aplicações:

Válvulas solenoides de ação direta são frequentemente usados para aplicações de fechamento, dosagem, enchimento e ventilação.

Elas são mais adequadas para:

•    Aplicações de baixa pressão, zero ou negativa (<100 psi);
•    Aplicações com tempos de respostas de abertura e fechamento da válvula reduzidos;
•    Aplicações de baixa vazão (geralmente o diâmetro do orifício é limitado a 25 mm).

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VÁLVULAS SOLENÓIDES DE AÇÃO INDIRETA:

As válvulas solenoides de ação indireta são um tipo de válvula que utiliza um mecanismo mais complexo para controlar o fluxo de fluidos usam a diferença de pressão nas portas da válvula para operar.

A válvula solenoide indireta consiste essencialmente em uma membrana de borracha, ou diafragma, para separar suas portas de entrada e saída.

Em vez de abrir e fechar diretamente a válvula, o solenoide ajuda a controlar uma válvula menor chamada válvula piloto, que então abre a válvula principal.

Este tipo de válvula é normalmente usado em situações em que grandes quantidades de fluido precisam fluir e o tamanho do solenoide precisa ser menor.

Dependendo do tamanho da válvula, geralmente é necessário um diferencial de pressão mínimo entre 0,1 e 0,5 bar entre as duas portas, a exemplo de uma válvula NF (normalmente fechada) para levantar o diafragma e permitir o fluxo de fluido da porta de entrada para a porta de saída.

Há também uma câmara extra acima do diafragma dentro dessas válvulas, que atua como um amplificador, permitindo-lhes controlar vazões maiores de forma mais eficaz em relação às válvulas solenoides de ação direta.

Por serem operadas com base na diferença de pressão, essas válvulas controlam o fluxo em apenas uma direção e são mais adequadas para aplicações de alta vazão, como sistemas de irrigação.

Recomenda-se que você instale uma válvula de retenção unidirecional para evitar que o refluxo danifique esses tipos de válvulas.

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Vantagens dos Válvulas solenoides de ação indireta:

• Adequado para aplicações que exigem vazões mais altas e onde é preferida uma potência de solenoide menor.
• Maior capacidade de taxa de fluxo em comparação com ação direta;
• A pressão auxilia na operação (abertura e fechamento) da válvula, resultando em menor consumo de energia;
• É uma válvula solenoide econômica para taxas de descarga/vazão mais altas.

Desvantagens dos Válvulas solenoides de ação indireta:

Não é possível operar sem um diferencial de pressão entre a entrada e a saída;

• Ela depende de pequenos orifícios no diafragma para operar. Se eles estiverem bloqueados (sujeira, detritos), a válvula não poderá operar

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Aplicações:

Válvulas solenoides de ação indireta são mais adequados para aplicações onde:

• Resposta lenta ou maior tempo de comutação são aceitáveis (Ex.: sistemas de água);
• Adequado para aplicações de alta pressão (>100 psi).

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VÁLVULAS SOLENÓIDES DE AÇÃO SEMIDIRETA (COMBINADA):

A válvula solenoide semidireta tem todas as qualidades de uma válvula operada diretamente e de uma válvula operada indiretamente, o que implica que ela pode trabalhar sem pressão e ao mesmo tempo ser capaz de lidar com aplicações de alta vazão.

Este tipo de válvula é projetada de forma semelhante a uma válvula solenoide operada indiretamente e contém uma câmara superior, uma câmara inferior e uma membrana flexível que separa as duas.

Há apenas uma abertura na membrana permite que o fluido preencha a câmara superior para que a pressão possa ser equalizada.

A principal diferença entre válvulas solenoides operadas semidiretas e indiretamente é que, nas primeiras, o êmbolo solenoide é conectado e controla diretamente a posição do diafragma.

Em contraste, as válvulas de operação indireta utilizam um piloto para controlar o fluido na câmara superior.

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Funcionamento da câmara extra/amplificador de fluxo em Válvulas solenoides de ação semidireta e indireta:

Uma válvula solenoide de ação indireta possui um diafragma que separa a área da porta de entrada e cria uma câmara superior.

Esta câmara está conectada à porta de entrada através de um orifício equalizador de pressão.

Quando a válvula está inativa ou em repouso, o fluido passa da porta de entrada para a câmara superior através do orifício do equalizador de pressão para equalizar a pressão entre ambas as câmaras (P1).

Quando a Bobina da válvula solenoide (NF) é carregada eletricamente, o fluido se move através de um pequeno orifício criado pelo movimento do êmbolo.

O fluido flui da câmara superior de alta pressão para a porta de saída de baixa pressão (P2) devido ao diferencial de pressão (P2 < P1).

Este fluxo resulta em duas ações:

Formação de uma área de baixa pressão (P3, P3
Contração da mola do diafragma devido ao fluxo repentino da câmara superior para a porta de saída
Quando a mola do diafragma se contrai, ela abre o fluxo da entrada para as portas de saída.

A vazão é amplificada por causa da diferença de pressão amplificada (P3 - P1) em vez da diferença de pressão inicial (P2 - P1).

A diferença entre válvulas solenoides de ação indireta e de ação semidireta é que, na válvula semidireta, o êmbolo está diretamente conectado ao diafragma.

Consequentemente, quando a bobina é energizada, a elevação do diafragma fornece uma diferença de pressão amplificada (P1 - P3) para fazer com que o fluido flua da câmara superior para a porta de saída.

Porém, em Válvulas solenoides de ação indireta, é necessária uma diferença de pressão inicial (P1 - P2) para o fluxo; portanto, essas válvulas também são chamadas de válvulas solenoides pilotadas ou controladas por piloto.

Controlando fluxos de alta pressão usando válvulas solenoides semidiretas ou indiretas:

Ao ajustar a fonte de alimentação, você também pode controlar o deslocamento do êmbolo.

Este deslocamento afeta e controla diretamente a vazão da entrada para as portas de saída.

Portanto, uma linha de fluxo de alta pressão pode ser gerenciada de forma eficiente usando uma pequena válvula solenoide – uma vantagem que as válvulas solenoides de ação direta não têm.

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Vantagens das válvulas solenoides semidiretas:

• Oferece um equilíbrio entre tempos de resposta rápidos e a capacidade de lidar com vazões mais altas, tornando-o versátil em diversas aplicações.
• Perfeita para uma ampla gama de aplicações de pressão, de zero (vácuo) a alta pressão (>100 psi);
• Menor consumo de energia devido a operação por piloto, à elevação do diafragma é assistida pela à diferença de pressão;
• Bobinas mais potentes em comparação com válvulas de operação indireta, resultando em maior vida útil e ciclos de comutação

Desvantagens dos Válvulas solenoides semidiretas:

• Devido à pequena abertura no diafragma, o fluido de trabalho deve estar livre de detritos para evitar o entupimento da válvula.
• Usar um fluido limpo ou um filtro em Y que reduz o risco de entupimento do furo no diafragma da válvula semidireto.
• Sistemas de alto fluxo e circuito fechado

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Gráfico Comparativo - Válvulas Solenoides de Ação Direta, Indireta e Semidireta:

Baixe nosso infográfico aqui.

O melhor dos mundos:

Saber especificar e como escolher entre válvulas solenoides diretas, indiretas e de ação combinada é fundamental.

Cada tipo traz seu próprio conjunto de vantagens, atendendo a necessidades e preferências específicas em sistemas de controle de fluidos.

À medida que as indústrias continuam a evoluir, a compreensão destas diferenças permite que engenheiros e operadores tomem decisões informadas, garantindo a regulação contínua e eficiente de fluidos em diversas aplicações, garantido confiabilidade do equipamento com um todo e a longa vida útil de seus componentes.

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