O que as válvulas solenóides fazem
As válvulas solenóides são uma solução vantajosa para controlar o fluxo de muitos líquidos e gases de uma enorme faixa de temperatura onde um estado "ligado" ou "desligado" é necessário. Um pistão que pode conter um metal ou um disco flexível cobre ou se afasta de um orifício interno que separa a entrada da saída. Quando o pistão está bloqueando o orifício, um fluido pressurizado é mantido estacionário na entrada e para cima no tubo da tampa. Existe uma pressão diferencial sobre a área do orifício, para a qual a força resultante se combina com qualquer força descendente da mola para criar uma vedação estanque. Na energização de um solenóide, os componentes internos se movem de várias maneiras, o que faz com que o pistão se afaste ou se direcione para esse orifício para abrir ou fechar a válvula. Se a válvula fosse uma válvula solenóide “proporcional”, posições essencialmente infinitas daquele pistão poderiam ser criadas pela variação da tensão de alimentação para criar um efeito de estrangulamento.
Configuração Simples
As válvulas solenóides são fáceis de instalar. Muitos simplesmente têm dois fios conectados a uma bobina em torno de um tubo que contém materiais que facilmente magnetizam e desmagnetizam. Qualquer fio pode ser voltagem de linha. Chaves ou relés podem ser projetados no sistema de controle para rotear a energia quando necessário para abrir ou fechar rapidamente as válvulas solenóides. A seleção de uma válvula solenóide pode eliminar a necessidade de linhas de ar longas e caras e sistemas de distribuição de ar que seriam necessários para válvulas acionadas pneumaticamente. Para cabos longos em locais remotos, podem ser utilizadas tensões CA mais altas para minimizar a perda de energia. Por exemplo, 240V AC é comumente vendido.
Tensões
Bobinas solenóides são oferecidas em muitas voltagens , tipicamente 12, 24, 120, 240V DC e 24, 120 e 240V AC, que atendem a maioria das aplicações. Bobinas são facilmente desenvolvidas para tensões menos comuns também. Enquanto a válvula pode ser projetada para alcançar pressões de catálogo assumindo a tensão nominal, a válvula pode ainda operar efetivamente em tensões menores que os valores nominais. Esse recurso é ideal para sistemas alimentados por bateria que podem fornecer menor voltagem ao longo do tempo. Geralmente, uma bobina de corrente alternada ficará mais quente que uma bobina de corrente contínua para a mesma potência, devido às características de histerese do circuito magnético. Uma bobina de corrente alternada também terá uma alta “corrente de partida” inicial na ordem de 2-10 vezes a corrente de estado estacionário nominal. Um projetista de sistemas deve estar ciente da corrente de amperagem e saídas de calor, junto com as temperaturas resultantes da superfície da bobina. Estas temperaturas dependem do ciclo de trabalho da válvula, que inclui a frequência de energização e a duração mantida energizada, juntamente com as temperaturas ambiente e fluida. Embora possa levar várias horas para que uma bobina atinja temperaturas de superfície estacionárias, a maior parte do aumento de temperatura seria perceptível na primeira hora.
Locais Perigosos e Atmosferas Explosivas
As válvulas solenóides podem ser configuradas com bobinas certificadas à prova de explosão, conforme UL-1203, CSA C22.2 # 30 e ATEX. O fio da bobina de cobre pode ser encapsulado e isolado de quaisquer gases inflamáveis que possam estar continuamente presentes fora da válvula. Os projetos à prova de chamas consistem em algum tipo de labirinto, de modo que, mesmo que o gás inflamável fosse inflamado dentro da bobina, ele não se propagaria e inflamaria o gás ao redor da válvula. Para situações em que gases inflamáveis podem estar continuamente presentes, os motores elétricos geralmente não são permitidos devido a faíscas. Levando isso um passo adiante, bobinas “intrinsecamente” seguras com saídas de potência tão baixas que não podem inflamar um gás também podem ser selecionadas. Estes, no entanto, têm uma força de abertura muito limitada devido à baixa potência.
Rapidez
O tempo para abrir e fechar é extremamente rápido nas válvulas solenóides e geralmente é da ordem de 50 a 300 milissegundos. Quanto menor a válvula, mais rapidamente os pequenos componentes internos podem ser movidos em distâncias curtas. Nas válvulas pilotadas com maiores distâncias de deslocamento, os líquidos viscosos tendem a ter o efeito de desacelerar os movimentos à medida que os componentes internos passam por esses fluidos.Aplicações que exigem um tempo de resposta rápido não precisam mais procurar por válvulas solenóides.
Packless
Válvulas controladas por motor e válvulas de esfera geralmente têm uma haste que perfura o limite de pressão da válvula. Esta haste é envolvida por um vedante apertado, freqüentemente com PTFE ou grafite, para vedar o fluido de alta pressão. O empacotamento pode se desgastar com o tempo, e esse desgaste pode ser exacerbado pela mudança de temperatura e entrada de contaminantes. As válvulas solenóides costumam ter uma costura imóvel, onde o castelo se conecta ao corpo da válvula. Uma gaxeta ou anel de vedação de um material compatível com o fluido de trabalho pode ser selecionada de maneira confiável para essa costura. Aplicações radioativas às vezes não permitem o uso de materiais de vedação elastoméricos, de modo que as capotas são soldadas aos corpos das válvulas. Indústrias focadas em minimizar emissões fugitivas para reduzir a poluição do ar podem optar por uma válvula solenóide sem embalagem.