O que é Válvula hidráulica?

A função das válvulas de controle hidráulico (também chamadas de válvulas hidráulicas) em sistemas hidráulicos é permitir que atuadores hidráulicos, como cilindros e motores, alcancem o movimento necessário em termos de velocidade, direção e torque. Como isso é feito? Controlando a velocidade, a pressão e a direção do fluxo do fluido hidráulico na tubulação do sistema de controle. Podemos afirmar que as válvulas hidráulicas são componentes das categorias mais funcionais, com a mais ampla gama de aplicações, e são os componentes mais ativos em sistemas hidráulicos. O projeto e o funcionamento adequados de sistemas hidráulicos dependem, em grande parte, da qualidade estável da válvula hidráulica e da sua adequação à função desejada. Então, quantos tipos de válvulas hidráulicas existem?

Tipos de válvulas hidráulicas 

Classificação principal:

As válvulas hidráulicas incluem principalmente válvulas de controle direcional, válvulas de controle de pressão e válvulas de controle de fluxo.

1. Válvulas de controle direcional：

Essas incluem válvulas de retenção e válvulas direcionais. As válvulas de retenção permitem o fluxo unidirecional de fluido, enquanto as válvulas direcionais, como a válvula solenoide, controlam a abertura e o fechamento do circuito de óleo e a direção do fluxo de óleo, alterando a posição relativa entre o carretel e o corpo da válvula.

2. Válvulas de controle de pressão: 

Utilizadas para regular a pressão, incluem-se válvulas de alívio, válvulas sequenciais, válvulas redutoras de pressão, etc. As válvulas de alívio são usadas para controlar o sistema hidráulico, mantendo-o em um estado constante quando a pressão definida é atingida, enquanto as válvulas sequenciais controlam a sequência de pressões no sistema hidráulico.

3. Válvulas de controle de fluxo: 

Esses dispositivos são usados para controlar o fluxo, incluindo válvulas de estrangulamento, válvulas redutoras de velocidade, válvulas reguladoras de velocidade, válvulas desviadoras, etc. 

Outras formas de classificar válvulas hidráulicas

De acordo com os métodos de montagem de válvulas, existem válvulas de montagem em tubo, válvulas seccionais, válvulas de subplaca, válvulas tipo sanduíche e válvulas com conexão roscada (cartucho).

De acordo com o tipo de sinal de controle, ele pode ser dividido em controle manual, controle elétrico e controle por líquido (piloto).

De acordo com o princípio de funcionamento, dividem-se em válvulas de comutação, servoválvulas, válvulas proporcionais e válvulas lógicas.

De acordo com sua estrutura, pode ser dividida em válvula de carretel, válvula rotativa, válvula de sede (esfera e poppet), válvula de jato, etc.

A seguir, abordaremos com mais detalhes a válvula de montagem em tubo, a válvula seccional com placa de montagem, a válvula tipo sanduíche e a válvula com conexão roscada (cartucho).

Válvula de montagem em tubo

Vantagem:

As válvulas de tubulação são as únicas válvulas independentes e completas entre os vários tipos de conexões de montagem, que são conectadas a uma conexão de tubulação e à própria tubulação, estando prontas para uso sem a necessidade de quaisquer outras conexões.

Desvantagem:

Com a crescente complexidade do sistema hidráulico, as fragilidades desse tipo de instalação tornam-se cada vez mais evidentes:

1. Componentes dispostos de forma dispersa, em uma área ampla. 
2. Possível vazamento de peças.
3. A instalação e a desmontagem são inconvenientes.

Válvula Seccional

Uma única unidade de controle pode controlar um grupo de atuadores – cilindros hidráulicos ou motores. Ao posicionar a entrada P e a saída T de cada componente na mesma posição, eles podem ser agrupados e compartilhar P e T.

Vantagem:

1. Flexível, permite adicionar conforme a necessidade uma peça de válvula de controle para controlar o atuador., 
2. Estrutura compacta.

Desvantagem:

1. Existe a possibilidade de vazamento entre as peças.
2. Como a tubulação é fixada no corpo da válvula, se for necessário substituir uma peça da válvula, é preciso desmontar todo o conjunto da válvula e a tubulação, o que é mais trabalhoso.

Válvula de subplaca

A porta de óleo para conexão da tubulação não é feita diretamente na válvula, mas sim na placa de base, e a válvula é fixada na placa de base por parafusos. Assim, não é necessário desmontar a tubulação ao substituir a válvula, o que é muito mais conveniente do que os modelos tubulares ou modulares, e pode reduzir significativamente o tempo e o custo de manutenção.

O processo de padronização das conexões de placas é relativamente tranquilo, por exemplo, a norma ISO 4401 é amplamente aceita.

Vantagem:

1. Os potenciais riscos de vazamento externo são reduzidos.
2. O espaço e o peso ocupados pelo sistema são reduzidos, há menos perda de pressão na tubulação e a geração de calor é reduzida.
3. A resistência à vibração do sistema é aumentada, assim como a confiabilidade do sistema.
4. Os tempos de resposta são significativamente reduzidos no sistema.

Desvantagem:

1. À medida que o comprimento do bloco integrado aumenta, o peso aumenta exponencialmente.
2. Quanto maior o bloco integrado, mais longos serão os furos de conexão internos, tornando o processo de usinagem consideravelmente mais difícil.

Válvula tipo sanduíche

Trata-se da extensão, expansão e integração da válvula de subplaca em relação à altura.

Vantagem:

1. Geralmente, um conjunto de atuadores controlados por uma pilha pode realizar funções complexas, sendo muito flexível e fácil de substituir.
2. Tamanho um pouco reduzido e dificuldade na usinagem dos furos.

Desvantagem:

1. Aumento do risco de vazamento.

Válvula de cartucho

Existem quatro tipos de válvulas de cartucho comumente usadas no mercado.

Slip-in

As válvulas de cartucho do tipo deslizante, também chamadas de válvulas de cartucho tipo tampa, são uma escolha imbatível para grandes vazões (>1000L/min) devido à sua função única e estrutura relativamente simples, o que facilita a fabricação em tamanhos maiores.

Entrada livre

O modelo de encaixe é fixado no bloco de válvulas por dois parafusos laterais, o que resulta em uma estrutura simples e de baixo custo. No entanto, como a força de tração do parafuso menor é muito inferior à da rosca maior da válvula de cartucho roscada, ele suporta apenas baixas pressões, além de tornar o processo de instalação e remoção mais trabalhoso e ocupar uma área maior, o que o torna pouco compacto.

Rosqueável 

As válvulas de cartucho roscadas utilizam roscas que são aparafusadas em um bloco integrado ou em orifícios de montagem em um bloco de válvulas. Elas podem executar uma ou mais funções hidráulicas independentemente umas das outras, como válvulas de alívio, válvulas direcionais operadas por solenoide, válvulas de fluxo, válvulas de contrabalanço, etc. As válvulas de cartucho roscadas podem ser facilmente substituídas sem a necessidade de remover as conexões da tubulação.

Conjunto de válvula de cartucho roscada com recorte

Tipo de inserção

O tipo de válvula de encaixe também é chamado de válvula com peças no corpo. A válvula é completamente inserida no bloco de válvulas, não ficando exposta ao exterior do bloco, e utiliza suas próprias roscas ou outros elementos, como conexões de tubulação, anéis de retenção, etc., para fixar a válvula. Esse tipo de válvula não é usado em grandes quantidades e é empregado principalmente em válvulas de retenção e válvulas à prova de explosão.

A classificação serve apenas para organizar o status quo, de forma a facilitar o aprendizado, mas não representa o fim do processo de aprendizagem. Na verdade, atualmente, muitos sistemas são, em sua maioria, uma mistura de diversos tipos de válvulas.

Situação atual e tendências

De acordo com pesquisas de mercado recentes, o uso global de válvulas hidráulicas é aproximadamente o seguinte: o uso de blocos integrados com válvulas de cartucho tornou-se a opção preferida. As válvulas de cartucho roscadas e seus blocos integrados representam mais de 251 mil toneladas das vendas globais de válvulas hidráulicas.

Em sistemas hidráulicos móveis, por razões tradicionais, as válvulas direcionais com design seccional ainda são bastante comuns. Estas incluem controles manuais, hidráulicos e elétricos. Mesmo quando se adotam controles elétricos, as alavancas manuais são frequentemente mantidas como medida de emergência em caso de falha.

Outros controles utilizam blocos integrados com válvulas de cartucho roscadas. A aplicação de componentes com núcleo de tubo forjado de função única também está diminuindo. Mesmo quando conexões de tubulação são necessárias por diversos motivos, grupos de válvulas de cartucho roscadas são frequentemente usados para formar blocos de válvulas com conexões de tubulação.

Referências

[1] Hai Ping Zhang, “Válvulas de cartucho roscadas hidráulicas”, China Machine Press, 2011.

[2] John J. Pippenger, “Tecnologia de válvulas de cartucho hidráulico”, Amalgam Publishing Company, Jenks, Oklahoma, EUA

[3] ISO 7789:1998, “Potência de fluido hidráulico — Válvulas de cartucho de rosca de duas, três e quatro portas — Cavidades”

[4] ISO 7789:2007, “Potência de fluido hidráulico — Válvulas de cartucho de rosca de duas, três e quatro portas — Cavidades”