trabalho sobre Válvulas direcionais

trabalho sobre Válvulas direcionais

(Parte 1 de 2)

SERVIÇO NACIONAL DE APRENDIZAGEM INDUSTRIAL-

SENAI-SC

ELETROMECÂNICA

ELÉTRO-HIDROPNEUMÁTICA

VÁLVULAS DIRECIONAIS

SÃO MIGUEL DO OESTE - ­­SC

2010

VÁLVULAS DIRECIONAIS

Trabalho escolar apresentado ao curso de Eletromecânica B, do serviço nacional de Aprendizagem Industrial – unidade - como Requisito parcial para aprovação da unidade Curricular do SENAI

Professor: Rodrigo

SUMÁRIO

  1. INTRODUÇAO...........................................................................4

  2. VÁLVULAS................................................................................5

    1. VÁLVULAS DE CONTROLE DIRECIONAL............................5

    2. NÚMERO DE POSIÇÕES...........................................................6

    3. NORMA PARA REPRESENTAÇÃO..........................................6

    4. NÚMERO DE VIAS.....................................................................6

    5. EXEMPLO DE POSICIONAMENTO DE VÁLVULAS................8

    6. IDENTIFICAÇÃO DOS ORIFÍCIOS DA VÁLVULA...................8

  3. ACIONAMENTOS OU COMANDOS...........................................11

    1. TIPOS DE ACIONAMENTO E COMANDO................................12

      1. ACIONAMENTOD MUSCULARES................................12

      2. ACIONAMENTOS MECANICOS....................................13

      3. ACIONAMENTO PNEUMÁTICO...................................16

      4. ACIONAMENTOS ELÉTRICOS......................................18

      5. ACIONAMENTO COMBINADO.....................................18

  4. TIPOS CONSTRUTIVOS...............................................................21

    1. VÁLVULA DE DISTRIBUIDOR AXIAL..............................21

    2. VÁLVULA POPPET................................................................21

    3. VÁLVULA POPPET-SPOOL..................................................21

  5. TIPOS DE VÁLVULAS DE CONTROLE DIRECIONAL............23

  6. CONCLUSÃO.................................................................................34

INTRODUÇÃO

O trabalho visa mostrar, o principio de funcionamento das válvulas direcionais, na qual iremos ver as suas simbologias, tipos de válvulas, tipos de acionamentos de cada válvula, e a identificação de cada orifício da válvula.

No caso das válvulas de controle direcional tem por função, orientar o fluxo de ar, impor bloqueios, controlar suas intensidades de vazão ou de pressão.

Vamos ver também que esquemas pneumáticos usam símbolos para a descrição de válvulas, símbolos estes que não caracterizam o tipo de construção, mas somente a função das válvulas. As válvulas simbolizam-se com quadrados e o número de quadrados unidos indica o número de posições que uma válvula pode assumir. A função e o número de vias são desenhados nos quadrados. As linhas indicam as vias de passagem, as setas a direção do fluxo. Fechamentos são indicados dentro dos quadrados com tracinhos transversais.

Vamos ver também as válvulas poder ser acionadas por comandos Musculares, mecânicos, pneumáticos, elétricos e combinados.

Válvulas

Válvulas são elementos de comando que regulam vazão, pressão e direção do ar comprimido. São divididos em:

  • Direcionais;

  • Reguladoras de fluxo;

  • De Bloqueio;

  • De Pressão;

  • Combinadas.

Válvulas de Controle Direcional

Tem por função orientar a direção do fluxo que o ar deve seguir, a fim de realizar um trabalho proposto. Para um conhecimento perfeito de uma válvula direcional, deve-se levar em conta os seguintes dados:

  • Posição Inicial

  • Número de Posições

  • Número de Vias

  • Tipo de Acionamento (comando)

  • Tipo de Retorno

  • Vazão

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.

  • ISSO: Organização Internacional de Normalização.

As válvulas direcionais são sempre representadas por um retângulo.

  • Este retângulo é dividido em quadrados.

  • O numero de quadros representados na simbologia é igual ao numero de posições da válvula, representando a quantidade de movimentos que executa através de acionamento.

Número de Vias

É o número de conexões que a válvula possui. São consideradas como vias a conexão de entrada de pressão, conexões de utilização e 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 luxo.

Passagem bloqueada

Escape não provido para conexão (não canalizado ou livre)

Escape provido para conexão (canalizado)

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.

Exemplos de posicionamento de válvulas

Identificação dos orifícios da válvula

As identificações dos orifícios de uma válvula pneumática, reguladores, filtros, etc., têm apresentado uma grande diversificação de indústria para indústria, sendo que cada produtor adota seu próprio método, não havendo a preocupação de utilizar uma padronização universal. Em 1976, o CETOP - Comitê Europeu de Transmissão Óleo-Hidráulico e Pneumática, propôs um método universal para a identificação dos orifícios aos fabricantes deste tipo de equipamento.

O código, apresentado pelo CETOP, vem sendo estudado para que se torne uma norma universal através da Organização Internacional de Normalização - ISO. A finalidade do código é fazer com que o usuário tenha uma fácil instalação dos componentes, relacionando as marcas dos orifícios no circuito com as marcas contidas nas válvulas, identificando claramente a função de cada orifício. Essa proposta é numérica, conforme mostra.

Os orifícios são identificados como segue:

  • Nº 1 - alimentação: orifício de suprimento principal.

  • Nº 2 - utilização, saída: orifício de aplicação em válvulas de 2/2, 3/2 e 3/3.

  • Nºs 2 e 4 - utilização, saída: orifícios de aplicação em válvulas 4/2, 4/3, 5/2 e 5/3.

  • Nº 3 - escape ou exaustão: orifícios de liberação do ar utilizado em válvulas 3/2, 3/3, 4/2 e 4/3.

  • Nºs 3 e 5 - escape ou exaustão: orifício de liberação do ar utilizado em válvulas 5/2 e 5/3.

  • Orifício número 1 corresponde ao suprimento principal; 2 e 4 são aplicações; 3 e 5 escapes.

  • Orifícios de pilotagem são identificados da seguinte forma: 10, 12 e 14. Estas referências baseiam-se na identificação do orifício de alimentação 1.

  • Nº 10: indica um orifício de pilotagem que, ao ser influenciado, isola, bloqueia o orifício de alimentação.

  • Nº 12: liga a alimentação 1 com o orifício de utilização 2, quando ocorrer o comando.

  • Nº 14: comunica a alimentação 1 com o orifício de utilização 4, quando ocorrer a pilotagem.

Quando a válvula assume sua posição inicial automaticamente (retorno por mola, pressão interna) não há identificação no símbolo.

Identificação dos orifícios - meio literal

Em muitas válvulas, a função dos orifícios é identificada literalmente. Isso se deve principalmente às normas DIN (DEUTSCHE NORMEN), que desde março de 1996 vigoram na Bélgica, Alemanha, França, Suécia, Dinamarca, Noruega e outros países.

Segundo a Norma DIN 24.300, Blatt 3, Seite 2, Nr. 0.4. de março de 1966, a identificação dos orifícios é a seguinte:

  • Linha de trabalho (utilização): A, B e C;

  • Conexão de pressão (alimentação): P;

  • Escape ao exterior do ar comprimido utilizado pelos equipamentos pneumáticos (escape, exaustão): R, S e T;

  • Drenagem de líquido: L;

  • Linha para transmissão da energia de comando (linhas de pilotagem): X, Y e Z.

Os escapes são representados também pela letra E, seguida da respectiva letra que identifica a utilização (normas N.F.P.A.)

Alguns exemplos:

  • EA - significa que os orifícios em questão são a exaustão do ponto de utilização A.

  • EB - escape do ar utilizado pelo orifício B. A letra D, quando utilizada, representa orifício de escape do ar de comando interno.

Identificação dos Orifícios da Válvula

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 luxo 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 acionamentos e comandos

Os tipos de acionamentos são diversificados e podem ser:

  • Musculares - mecânicos - pneumáticos - elétricos;

  • Combinados;

Estes elementos são representados por símbolos normalizados e são escolhidos conforme a necessidade da aplicação da válvula direcional.

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. Os principais tipos de acionamentos musculares são mostrados nas figuras abaixo.

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.

Posicionamento das válvulas com acionamentos mecânicos

As válvulas devem estar situadas o mais próximo possível ou diretamente acopladas aos equipamentos comandados (cilindros, motores, etc.), para que as tubulações secundárias sejam bem curtas evitando, assim, consumos inúteis de ar comprimido e perdas de pressão, conferindo ao sistema um tempo de resposta reduzido.

Para as válvulas acionadas mecanicamente, é indispensável efetuar um posicionamento adequado, garantindo um comando seguro e perfeito, mesmo depois de muito tempo.

Acionamento por pino

Quando um mecanismo móvel é dotado de movimento retilíneo, sem possibilidades de ultrapassar um limite e ao fim do movimento deve acionar uma válvula, o recomendado é o acionamento por pino, que recebe um ataque frontal.

Ao posicionar a válvula, deve-se ter o cuidado de deixar uma folga, após o curso de acionamento, com relação ao curso final do mecanismo, para evitar inutilização da válvula devido a inúteis e violentas solicitações mecânicas.

Enquanto durar a ação sobre o pino, a válvula permanece comutada (acionada).

  • Posicionamento do acionamento tipo pino

Acionamento por rolete

Se a válvula necessita ser acionada por um mecanismo com movimento rotativo, retilíneo, com ou sem avanço anterior, é aconselhável utilizar o acionamento por rolete, para evitar atritos inúteis e solicitações danosas em relação às partes da válvula.

O rolete, quando posicionado no fim de curso, funciona como pino, mas recebe ataque lateral na maioria das vezes.

Numa posição intermediária, receberá comando toda vez que o mecanismo em movimento passar por cima, independentemente do sentido do movimento.

  • Posicionamento do acionamento por rolete

Gatilho (rolete escamoteável)

Utilizado nas posições intermediárias ou fim de curso, onde podem ocorrer problemas de "contrapressão". O posicionamento no final de curso, com leve afastamento, evita que permaneça constantemente acionado, como o pino e o rolete.

Difere dos outros por permitir o acionamento da válvula em um sentido do movimento, emitindo um sinal pneumático breve.

Quando o mecanismo em movimento atua sobre o acionamento causa um travamento, provocando o deslocamento das partes internas da válvula.

No sentido oposto ao de comando, o mecanismo causa a rotação do acionamento, eliminando qualquer possibilidade de comandar a válvula.

  • Acionamento tipo gatilho

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. Nos acionamentos pneumáticos destacam-se:

  • Comando direto por alívio de pressão (piloto negativo)

    • Os pistões são pressurizados com o ar comprimido proveniente da alimentação. Um equilíbrio de forças é estabelecido na válvula; ao se processar a despressurização de um dos pistões, ocorre a inversão da válvula.

      • Piloto negativo

  • Comando direto por aplicação de pressão (piloto positivo)

    • - Um impulso de pressão, proveniente de um comando externo, é aplicado diretamente sobre um pistão, acionando a válvula.

      • Piloto positivo

Comando direto por diferencial de áreas

A pressão de comando atua em áreas diferentes, possibilitando a existência de um sinal prioritário e outro supressivo.

Diafragma

A grande vantagem está na pressão de comando; devido à grande área da membrana, pode trabalhar com baixas pressões.

O princípio de atuação é bem semelhante ao de um piloto positivo.

Aplicações freqüentes

Substituição de sistemas eletrônicos e elétricos que são utilizados na automatização de fábricas de explosivos, produtos solventes, devido à sensibilidade que apresentam no controle de processos.

      • Diafragma

Acionamentos elétricos

A operação das válvulas é efetuada por meio de sinais elétricos, provenientes de chaves fim de curso, pressostatos, temporizadores, etc.

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.

Acionamentos combinados

É comum a utilização da própria energia do ar comprimido para acionar as válvulas. Podemos comunicar o ar de alimentação da válvula a um acionamento auxiliar que permite a ação do ar sobre o comando da válvula ou corta a comunicação, deixando-a livre para a operação de retorno.

Os acionamentos tidos como combinados, são classificados também como servo piloto, comando prévio e indireto. Isso se fundamenta na aplicação de um acionamento (pré-comando) que comanda a válvula principal, responsável pela execução da operação.

Quando é efetuada a alimentação da válvula principal, a que realizará o comando dos conversores de energia, pode-se emitir ou desviar um sinal através de um canal interno ou conexão externa, que ficará retido, direcionando-o para efetuar o acionamento da válvula principal, que posteriormente é colocada para exaustão.

As válvulas de pré-comando são geralmente elétricas (solenóides), pneumáticas (piloto), manuais (botão), mecânicas (came ou esfera).

Alguns tipos de acionamentos combinados:

  • Solenóide e piloto interno

Quando o solenóide é energizado, o campo magnético criado desloca o induzido, liberando o piloto interno x, o qual realiza o acionamento da válvula.

    • Acionamento combinado - elétrico e pneumático

  • Solenóide e piloto externo

Idêntico ao anterior, porém a pressão piloto é suprida externamente.

    • Acionamento combinado - elétrico e pneumático

  • Solenóide e piloto ou botão

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