Guia da válvula solenóide de alta pressão: seleção, classificações e confiabilidade

Certa vez, um empreiteiro de refrigeração encomendou um lote de válvulas solenóides para a linha de descarga de uma unidade condensadora R-410A. O corpo da válvula foi classificado para 45 bar, o que parecia generoso em um sistema que nunca funcionava acima de 30 bar. As válvulas começaram a vazar em dois meses. O corpo nunca foi o problema. O selo Buna-N era porque o gás de descarga naquele rack atingia regularmente 105 graus Celsius e esse selo era confortável apenas até cerca de 90.

Aqui está a versão resumida antes dos detalhes. Uma válvula solenóide de alta pressão é um componente do sistema e não um número de catálogo. O valor da pressão na etiqueta só se torna útil quando o material da vedação, a classe da bobina, a temperatura do meio e o diferencial máximo de abertura correspondem às condições que a válvula realmente atenderá. Se perder um deles, a válvula falhará muito antes de alguém chegar perto de sua classificação de pressão.

O que significa alta pressão em uma válvula solenóide

Os fornecedores não compartilham um limite oficial para a frase válvula solenóide de alta pressão. As faixas práticas usadas em refrigeração, ar condicionado automotivo e trabalhos industriais leves são razoavelmente consistentes e vale a pena conhecê-las antes de comparar as cotações.

Duas coisas decorrem disso. Primeiro, o mesmo tamanho nominal da válvula pode ficar em duas faixas diferentes, dependendo do corpo, da vedação e da bobina instalada nela. Em segundo lugar, uma válvula solenóide de alta pressão não é automaticamente adequada para uma linha de baixa pressão, porque os corpos de alta pressão geralmente utilizam molas mais rígidas e orifícios efetivos menores, o que custa a capacidade de fluxo.

Para refrigeração e ar condicionado automotivo, a maior parte do trabalho real acontece entre 21 e 60 bar. É também aí que as faixas de pressão de um fornecedor são mais importantes, porque um corpo, kit de vedação e bobina combinados com a mesma faixa se comportam de maneira previsível durante anos.

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Os três números de pressão por trás de cada classificação

Quando uma folha de dados listar um único valor de pressão, pergunte qual dos três é.

• A pressão máxima de trabalho, ou MWP, é a pressão mais alta que a válvula foi projetada para manter e operar continuamente.
• A pressão de prova, geralmente 1,5 vezes o MWP, é aplicada brevemente para confirmar que o corpo e as vedações não se deformam ou vazam.
• A pressão de ruptura, geralmente três a quatro vezes a PPM, é o ponto em que o próprio corpo falha. É uma margem de segurança, não uma condição operacional.

As decisões de dimensionamento devem ser tomadas em relação à pressão máxima de trabalho com a correção de temperatura aplicada. Uma válvula classificada em 50 bar a 20 graus Celsius só pode ser classificada em 40 bar a 80 graus Celsius, porque a dureza do elastômero e o isolamento da bobina diminuem à medida que a temperatura aumenta. Essa curva de redução é a linha mais ignorada na maioria das planilhas de dados.

O material de vedação e a temperatura decidem a vida útil

A seleção da vedação é onde a especificação da válvula de alta pressão é ganha ou perdida. Quatro materiais cobrem a maior parte do trabalho automotivo e de refrigeração.

• O NBR lida com os refrigerantes e óleos minerais mais comuns até aproximadamente 90 graus Celsius. Multa nas linhas de líquidos, marginal na descarga.
• O HNBR adiciona resistência ao calor e ao óleo e é útil até cerca de 120 graus Celsius, o que o torna uma atualização comum para linhas de gás quente.
• O EPDM é forte contra água, vapor e glicóis, mas menos adequado para circuitos de óleo mineral.
• PTFE e FKM oferecem ampla resistência química e tetos de temperatura mais elevados a um custo unitário mais elevado.

A mídia é tão importante quanto a temperatura. Os óleos PAG e POE usados ​​em sistemas automotivos e de refrigeração modernos atacam alguns elastômeros que lidam com óleo mineral sem problemas. Se a válvula detectar óleo POE, confirme a compatibilidade com o fornecedor da vedação em vez de presumir que uma vedação de uso geral funcionará.

Tensão da bobina, classe e diferencial de abertura

No lado elétrico, três figuras decidem se a válvula abrirá realmente sob pressão.

O diferencial máximo de pressão de abertura, geralmente abreviado para MOPD, é a maior diferença de pressão através da válvula na qual a bobina ainda pode puxar o êmbolo ou levantar o pistão. Uma válvula com orifício de 16 mm e uma bobina pequena pode ter um MOPD de 6 bar, embora o corpo esteja classificado para 40 bar. Coloque-o em uma linha de descarga com diferencial de 20 bar e ele ficará lá zumbindo.

A tensão da bobina e a classe de isolamento são as outras duas. As opções comuns são corrente alternada de 24 V, 110 V e 220 V para equipamentos fixos e corrente contínua de 12 V ou 24 V para sistemas móveis. O isolamento classe F permite uma temperatura de enrolamento de 155 graus Celsius e a classe H permite 180 graus Celsius. O calor ambiente em uma sala de máquinas aumenta a temperatura do enrolamento, portanto a classe H é uma escolha sensata em salas quentes.

Onde as válvulas de alta pressão ficam em um circuito

Num circuito de refrigeração, as válvulas solenóides de alta pressão aparecem em três locais.

1. Linha de líquido, para bombear o evaporador e isolar o fornecimento de líquido durante o degelo ou serviço.
2. Linhas de descarga e gás quente, para controlar bypass de gás quente, degelo de gás quente e regulação de capacidade.
3. Linhas receptoras e de retorno de óleo, para gerenciar a equalização de pressão e movimentação de óleo em racks maiores.

Válvulas direcionais são comuns nessas posições. Muitos projetos mantêm a pressão apenas em uma direção, portanto, encaixar um ao contrário produz uma válvula que parece um vazador, quando na verdade está fazendo exatamente o que foi construída para fazer.

Para serviço de linha de líquido em refrigeração comercial, um projeto de pistão operado por piloto proporciona um bom equilíbrio entre orifício grande e força moderada da bobina. Um pequeno solenóide piloto controla um pistão que faz o trabalho pesado, de modo que a bobina permanece em um tamanho razoável enquanto a válvula ainda abre contra um diferencial alto.

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O ar condicionado automotivo segue um padrão diferente. As pressões do sistema em carros de passageiros R-134a e R-1234yf geralmente ficam entre 12 e 25 bar, mas os sistemas de CO2 que executam o R-744 operam a 100 bar e acima, o que empurra os corpos das válvulas para a faixa de serviço muito alta. Esses sistemas precisam de corpos e vedações de alta resistência escolhidos para variações rápidas de pressão e temperatura em conjunto.

Erros de especificação que causam falhas repetidas

A maioria das reclamações de garantia sobre válvulas solenóides de alta pressão resultam de um pequeno conjunto de erros.

• Citando apenas a pressão máxima de trabalho e ignorando a curva de redução.
• Escolher uma válvula cujo MOPD seja inferior ao diferencial que enfrentará em serviço.
• Supondo que uma vedação que lida com óleo mineral também funcionará com óleo POE ou PAG.
• Misturar tamanhos de porta métricos e imperiais ou solicitar ODF quando o tubo estiver alargado.
• Ignorando a queda de pressão na vazão nominal, que aparece posteriormente como perda de capacidade de resfriamento.
• Esquecendo que muitas válvulas de alta pressão são direcionais.
• Instalar uma bobina com a tensão errada no local para fazer a máquina funcionar e nunca corrigi-la.

Uma lista de verificação de seleção que você pode enviar a um fornecedor

Uma consulta completa economiza semanas de correspondência. Os parâmetros abaixo são os que alteram o número da peça.

Teste e verificação antes de se comprometer

Pergunte o que o fornecedor testa e em que parcela da produção. Um programa significativo geralmente inclui cinco verificações.

• Teste de vazamento de nitrogênio ou hélio em cada unidade a 1,5 vezes a pressão máxima de trabalho.
• Resistência de isolamento da bobina e testes de rigidez dielétrica.
• Testes de ciclo em amostras, geralmente até 100.000 operações ou mais.
• Teste de ruptura em corpos de amostra para confirmar a margem do projeto.
• Teste de fluxo para confirmar o coeficiente de fluxo publicado.

A proteção de pressão é a outra metade de um circuito seguro de alta pressão. Um controlador de pressão ou corte de alta pressão fornece ao sistema uma maneira de parar quando a pressão de descarga ultrapassa um ponto de ajuste, o que protege a válvula solenóide e o compressor juntos. Ajuste o recorte abaixo da pressão máxima de trabalho da válvula, nunca acima dela.

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Escolhendo um fornecedor para válvulas de alta pressão

As classificações de pressão são fáceis de imprimir em uma folha de dados. A consistência em toda a produção é a parte mais difícil e é o principal motivo para observar atentamente como um fornecedor testa e documenta seu trabalho.

fabrica peças de refrigeração e ar condicionado automotivo desde 2008 a partir de sua base em Shaoxing, China, e exporta principalmente para Europa, Américas e Japão. A empresa possui seu próprio laboratório de testes e afirma que pode desenvolver e produzir peças a partir de desenhos ou amostras do cliente, o que é importante quando uma válvula de alta pressão padrão não se ajusta perfeitamente a um manifold existente. Você pode leia mais sobre a empresa e sua abordagem de qualidade , e suas notas técnicas incluem um guia para Válvulas solenóides tipo EVR e como eles se comportam no serviço.

Uma válvula solenóide de alta pressão exige especificações cuidadosas. Alinhe a classificação do corpo, a curva de redução, o material da vedação, a classe da bobina e o diferencial de abertura com seu envelope operacional real, e a válvula se tornará uma das partes menos interessantes da máquina, que é exatamente o que você deseja. Se errar um desses, ele se tornará a parte que todos se lembram.

Antes do próximo pedido, anote os parâmetros do checklist acima e envie-os ao seu fornecedor. Se a resposta retornar como um número de peça sem perguntas, vale a pena notar isso também.