7. Pneumtica Vlvulas de Controle Direcional

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Pneumática
Válvulas de Controle Direcional
MEC-1610 
Elementos de Automação Industrial
Luiz Guilherme Vieira Meira de Souza
Definição
As válvulas são componentes dos sistemas pneumáticos e hidráulicos responsáveis pela distribuição e regulagem do fluido pressurizado até os atuadores.
Regular significa limitar os níveis de pressão e vazão para garantir a disponibilidade de força e velocidade, respectivamente.
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Definição
Ou seja, as válvulas são componentes que se destinam a controlar a direção, pressão e/ou vazão do fluido.
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Definição
Para facilidade de estudo, as válvulas são classificadas nos seguintes grupos:
Válvulas de controle direcional
Válvulas de bloqueio
Válvulas de controle de fluxo
Válvulas de controle de pressão
Cada grupo se refere ao tipo de trabalho a que se destina mais adequadamente.
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Definição
Válvulas de Controle Direcional
Válvulas de controle direcional têm por função orientar a direção que o fluxo de ar deve seguir, a fim de realizar um trabalho proposto.
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Válvulas de Controle Direcional
Para um conhecimento perfeito de uma válvula direcional, deve-se levar em conta os seguintes parâmetros:
Número de posições
Número de vias
Tipo de comando
Tipo de acionamento
Tipo construtivo
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Válvulas de Controle Direcional
Válvulas de Controle Direcional
Número de Posições
“O número de posições é a quantidade de manobras distintas que uma válvulas direcional pode executar”.
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Válvulas de Controle Direcional
Uma torneira é uma válvula com duas posições: aberta e fechada.
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Válvulas de Controle Direcional
As válvulas direcionais são sempre representadas por um retângulo.
Este retângulo é dividido em quadrados.
O número de quadrados representados na simbologia indica o número de posições ou estados que ela pode assumir.
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Válvulas de Controle Direcional
1 posição 2 posições 3 posições
Válvulas de Controle Direcional
Número de Vias
É o número de conexões de trabalho que a válvula possui. 
São consideradas como vias a conexão de entrada de pressão, conexões de utilização e as de escape.
Na simbologia, representam-se, no interior dos quadrados, as passagens que estão abertas e as que estão fechadas.
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Válvulas de Controle Direcional
Quando uma via (ou orifício) da válvula se comunica com outro, permitindo a passagem de fluido, essa passagem é representada por uma seta.
Válvulas de Controle Direcional
Vias em comunicação.
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Quando as vias estão fechadas, são indicadas por um traço horizontal.
Válvulas de Controle Direcional
Vias fechadas.
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Quando o escape é não provido para conexão (não canalizado ou livre), é representado por:
Quando o escape é provido para a conexão (canalizado), é representado por:
Válvulas de Controle Direcional
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Válvula com duas posições e três vias:
Válvulas de Controle Direcional
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Nas válvulas de duas posições, as ligações são feitas no quadro do “retorno” (direita do símbolo), quando a válvula não estiver acionada. 
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Quando acionada (presa em fim de curso na posição inicial), as ligações são feitas no quadro de acionamento (à esquerda do símbolo).
Válvulas de Controle Direcional
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Nas válvulas de três posições, as ligações são feitas no quadro central (posição neutra) quando não acionadas, ou no quadro correspondente, quando acionadas.
Válvulas de Controle Direcional
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Nomenclatura das válvulas de controle direcional:
Válvulas de Controle Direcional
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Nomenclatura das válvulas de controle direcional:
Válvulas de Controle Direcional
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Antigamente, as identificações das vias de uma válvula pneumática, reguladores, filtros, etc., apresentava uma grande diversificação de indústria para indústria.
Cada produtor adotava seu próprio método, não havendo a preocupação de utilizar uma padronização universal.
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Válvulas de Controle Direcional
Em 1976, o CETOP - Comitê Europeu de Transmissão Óleo-Hidráulica e Pneumática, propôs um método universal para a identificação dos orifícios aos fabricantes deste tipo de equipamento.
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Válvulas de Controle Direcional
O código apresentado pelo CETOP se tornou uma norma universal através da Organização Internacional de Normalização – ISO.
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Válvulas de Controle Direcional
A finalidade do código é fazer com que o usuário realize uma fácil instalação dos componentes, relacionando as marcações das vias no circuito com as marcações contidas nas válvulas, identificando claramente a função de cada orifício.
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Válvulas de Controle Direcional
Esse código é numérico.
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Válvulas de Controle Direcional
As vias são identificadas como se segue:
Nº 1 - alimentação: via de suprimento principal.
Nº 2 - utilização, saída: via de aplicação em válvulas de 2/2, 3/2 e 3/3.
Nºs 2 e 4 - utilização, saída: vias de aplicação em válvulas 4/2, 4/3, 5/2 e 5/3.
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Válvulas de Controle Direcional
As vias são identificadas como se segue:
Nº 3 - escape ou exaustão: via de liberação do ar utilizado em válvulas 3/2, 3/3, 4/2 e 4/3.
Nºs 3 e 5 - escape ou exaustão: vias de liberação do ar utilizado em válvulas 5/2 e 5/3.
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Válvulas de Controle Direcional
As vias de pilotagem são identificadas da seguinte forma:
Nº 10: indica uma via de pilotagem que, ao ser influenciada, bloqueia a via de alimentação.
Nº 12: comunica a alimentação 1 com a via de utilização 2, quando ocorrer o comando.
Nº 14: comunica a alimentação 1 com a via de utilização 4, quando ocorrer o comando.
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Válvulas de Controle Direcional
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.
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Válvulas de Controle Direcional
Segundo a Norma DIN 24.300 de março de 1996, 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
Linha para transmissão da energia de comando (linhas de pilotagem): X, Y e Z
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Válvulas de Controle Direcional
Resumidamente:
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Válvulas de Controle Direcional
Válvulas de Controle Direcional
Tipos de Acionamento
As válvulas exigem um agente externo ou interno que desloque suas partes internas de uma posição para outra, ou seja, que efetue os bloqueios e liberações de vias.
Os elementos responsáveis por tais alterações são os acionamentos, que podem ser classificados em:
Comando direto
Comando indireto
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Válvulas de Controle Direcional
O comando direto é assim definido quando a força de acionamento atua diretamente sobre qualquer mecanismo que cause a comutação da válvula.
Acionamento:
Muscular;
Mecânico;
Pneumático;
Elétrico.
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Válvulas de Controle Direcional
O comando direto é assim definido quando a força de acionamento atua diretamente sobre qualquer mecanismo que cause a comutação da válvula.
Acionamento:
Muscular;
Mecânico;
Pneumático;
Elétrico.
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Válvulas de Controle Direcional
O 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 comutação da válvula.
Acionamento:
Combinado.
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Válvulas de Controle Direcional
Cada elemento de acionamento é representado por um símbolo normalizado e é escolhido conforme a necessidade da aplicação da válvula direcional.
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Válvulas de Controle Direcional
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Válvulas de Controle Direcional
Simbologia dos acionamentos de válvulas. Os símbolos dos elementos de acionamento são desenhados adjacentes aos quadrados.
Válvulas de Controle Direcional
Tipos de Acionamento - Muscular
As válvulas dotadas deste tipo de acionamento são conhecidas como válvulas de painel.
São acionamentos que iniciam um circuito, findam
uma cadeia de operações e proporcionam condições de segurança e emergência.
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Válvulas de Controle Direcional
A mudança da válvula é realizada geralmente pelo operador do sistema.
Os principais tipos de acionamentos musculares são mostrados a seguir.
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Válvulas de Controle Direcional
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Válvulas de Controle Direcional
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Válvulas de Controle Direcional
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Válvulas de Controle Direcional
Válvulas de Controle Direcional
Tipos de Acionamento - Mecânico
Com a crescente introdução de sistemas automáticos, as válvulas acionadas por uma parte móvel da máquina adquiriram uma grande importância.
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Válvulas de Controle Direcional
O comando da válvula é conseguido através de um contato mecânico, colocado estrategicamente ao longo de um movimento qualquer para permitir o desenrolar de sequencias operacionais.
Comumente, as válvulas com este tipo de acionamento recebem o nome de válvulas fim de curso.
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Válvulas de Controle Direcional
As válvulas devem estar situadas o mais próximo possível ou diretamente acopladas aos equipamentos comandados (cilindros, motores, etc.).
Isso é necessário 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.
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Válvulas de Controle Direcional
Para as válvulas acionadas mecanicamente, é indispensável efetuar um posicionamento adequado, garantindo um comando seguro e perfeito, mesmo depois de muito tempo.
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Válvulas de Controle Direcional
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.
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Válvulas de Controle Direcional
Acionamento por pino
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Válvulas de Controle Direcional
Acionamento por pino
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.
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Válvulas de Controle Direcional
Acionamento por pino
Enquanto durar a ação sobre o pino, a válvula permanece comutada (acionada).
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Válvulas de Controle Direcional
Acionamento por rolete
Se a válvula necessita ser acionada por um mecanismo com movimento rotativo ou 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.
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Válvulas de Controle Direcional
Acionamento por rolete
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Válvulas de Controle Direcional
Acionamento por rolete
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 dele, independentemente do sentido do movimento.
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Válvulas de Controle Direcional
Acionamento por rolete
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Válvulas de Controle Direcional
Acionamento por 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.
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Válvulas de Controle Direcional
Acionamento por rolete escamoteável
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Válvulas de Controle Direcional
Acionamento por rolete escamoteável
Difere dos outros por permitir o acionamento da válvula em um único 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.
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Válvulas de Controle Direcional
Acionamento por rolete escamoteável
No sentido oposto ao de comando, o mecanismo causa a rotação do acionamento, eliminando qualquer possibilidade de comandar a válvula.
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Válvulas de Controle Direcional
Válvulas de Controle Direcional
Tipos de Acionamento - Pneumático
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.
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Válvulas de Controle Direcional
Nos acionamentos pneumáticos destacam-se:
Comando direto por alívio de pressão (piloto negativo);
Comando direto por aplicação de pressão (piloto positivo).
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Válvulas de Controle Direcional
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.
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Válvulas de Controle Direcional
Comando direto por alívio de pressão (piloto negativo)
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Válvulas de Controle Direcional
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.
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Válvulas de Controle Direcional
Comando direto por aplicação de pressão (piloto positivo)
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Válvulas de Controle Direcional
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Válvulas de Controle Direcional
Válvulas de Controle Direcional
Tipos de Acionamento - Elétrico
A operação das válvulas é efetuada por meio de sinais elétricos, provenientes de sensores.
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Válvulas de Controle Direcional
São de grande utilização onde a rapidez dos sinais de comando é um fator importante, quando os circuitos são complicados e as distâncias são longas entre o local emissor e o receptor.
Eletropneumática e eletrohidráulica.
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Válvulas de Controle Direcional
Válvulas de Controle Direcional
Tipos de Acionamento - Combinado
É comum a utilização da própria energia do ar comprimido para acionar as válvulas. 
Pode-se 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.
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Válvulas de Controle Direcional
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.
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Válvulas de Controle Direcional
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.
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Válvulas de Controle Direcional
Válvulas de Controle Direcional
Tipos Construtivos
As válvulas direcionais, segundo o tipo construtivo, são divididas em 2 grupos:
Válvulas Spool (figura A);
Válvulas Poppet (figura B).
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Válvulas Spool
São dotadas de um êmbolo cilíndrico, metálico e polido, que se desloca axialmente no seu interior.
Válvulas de Controle Direcional
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Válvulas Spool
O êmbolo é guiado por espaçadores e guarnições sintéticas que, além de guiar, são responsáveis pela vedação.
O deslocamento do êmbolo direciona a passagem do fluxo de ar através dos sulcos que possui.
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Válvulas Spool
Válvulas de Controle Direcional
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Válvulas Spool
Válvulas de Controle Direcional
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Válvulas Spool
Seu curso de comando é mais longo que o das válvulas tipo poppet, apresentando, contudo, diversas vantagens:
Inexistência de vazamentos internos durante as mudanças de posição;
Requer pequeno esforço ao ser acionada;
Pode trabalhar com valores altos de vazão; 
Pode ser utilizada para diferentes tipos de fluidos.
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Válvulas Spool
https://www.youtube.com/watch?v=dnVjKV74sAQ
Válvulas de Controle Direcional
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Válvulas Spool
Válvulas
de Controle Direcional
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Válvula Spool acionada por solenóides.
Válvula Poppet
São válvulas de funcionamento simples, constituídas de um mecanismo responsável pelo deslocamento de uma esfera, disco ou cone obturador de seu assento, causando a liberação ou bloqueio das passagens que comunicam o ar com as conexões.
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Válvula Poppet
São válvulas de resposta rápida, devido ao pequeno curso de deslocamento e podem trabalhar isentas de lubrificação.
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Válvula Poppet
https://www.youtube.com/watch?v=gG0go345My8
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Válvula Poppet
Vazamento interno (crossover)
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Válvula Poppet
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Válvula Poppet
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