Válvulas auxiliares: a velocidade se regula no escape, o sentido se garante com retenção, e a pressão também dá sinal

Regular a velocidade: estrangular, e onde estrangular

A velocidade de um cilindro é a vazão de ar dividida pela área. Regula-se a vazão com uma passagem ajustável.

Válvula estranguladora. Uma passagem estreita, com uma agulha cônica que, ao ser rosqueada, reduz ou aumenta a seção. Age nos dois sentidos do fluxo.

Válvula reguladora de fluxo unidirecional. Uma estranguladora com uma retenção em paralelo. Em um sentido, a retenção fecha, e o ar é obrigado a passar pela agulha: fluxo regulado. No outro, a retenção abre, e o ar passa quase livre. É a mais usada, porque permite regular um sentido do movimento sem atrapalhar o outro.

Com duas dessas válvulas, uma em cada conexão do cilindro, regulam-se o avanço e o recuo separadamente. A questão é em que posição montá-las.

Por que no escape. O ar é compressível. Com a entrada estrangulada, a câmara que empurra enche devagar. Quando a pressão vence o atrito de partida, o êmbolo salta para a frente. O volume aumenta, a pressão cai, e o êmbolo para, até a pressão subir de novo. É o movimento aos trancos. Com o escape estrangulado, a câmara que empurra recebe pressão plena, e o êmbolo comprime o ar da outra câmara, que só sai pela agulha. O êmbolo anda apoiado nessa almofada, e a velocidade é a que a agulha permite.

Limites. Mesmo no escape, a regulagem pneumática não mantém velocidade exata sob carga variável, e não funciona bem abaixo de cerca de 20 a 30 milímetros por segundo. Para avanço lento e uniforme, como em furação, usa-se um freio hidráulico em paralelo com o cilindro.

Onde montar. Diretamente na conexão do cilindro. Há reguladoras em forma de cotovelo giratório, que substituem a conexão. Atenção: são vendidas em duas versões, para regulagem no escape e na entrada, com aparência quase igual. Diferem no símbolo gravado.

Simples ação. Só há ar de um lado. O avanço é regulado na entrada, por falta de alternativa, e o recuo, na saída do mesmo ar, com uma estranguladora, ou com duas reguladoras unidirecionais em série, opostas.

Peça 3D · realidade aumentada

A reguladora de fluxo unidirecional, em corte

Agulha de ajuste num sentido, retenção de lábio no outro. Toque nos números para ver por onde o ar passa.

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Vista geralAgulhaSedeRetenção

A peça carrega só quando você pedir, para não pesar a aula no celular.

Aponte a câmera do celular para o QR e veja a peça em tamanho real sobre a sua mesa. É do tamanho de uma reguladora de linha para tubo de 8 mm.

Ver na minha mesa

Retenção, retenção pilotada, escape rápido, e as funções OU e E

Válvulas que não regulam: deixam passar, ou não, conforme o sentido e conforme os sinais.

Alternadora, ou OU. Um corpo com duas entradas e uma saída, e uma esfera ou um disco solto no meio. O sinal que chega por uma entrada empurra a esfera contra a outra, fecha-a, e segue para a saída. Sem a válvula, com um simples T, o sinal de um botão escaparia pelo escape do outro botão, que está em repouso. Se houver sinal nas duas entradas, com pressões diferentes, passa o de maior pressão.

Simultaneidade, ou E. Um carretel solto, com dois assentos. O sinal que chega sozinho por uma entrada empurra o carretel e fecha a própria passagem. Só quando chega sinal também pelo outro lado, o segundo encontra o caminho aberto, e vai à saída. Com pressões diferentes, passa o de menor pressão. Com sinais que chegam em momentos diferentes, passa o que chegou por último.

A função E sem válvula. Duas válvulas 3/2 ligadas em série, a saída da primeira alimentando a entrada da segunda, também só dão sinal se ambas estiverem acionadas. Economiza um componente. A válvula de simultaneidade é preferida quando os dois sinais vêm de pontos distantes.

Quantas válvulas. Para combinar três sinais em uma função OU, usam-se duas alternadoras, em cascata. Para quatro, três. A regra é uma válvula a menos que o número de sinais. O mesmo vale para a função E.

Comando bimanual não é uma válvula E. Exigir as duas mãos do operador em dois botões, para afastá-las da zona de perigo, parece ser a aplicação típica da simultaneidade. Não é suficiente. Com uma válvula E simples, o operador pode travar um dos botões, com fita ou com um peso, e operar com uma mão só. Um comando bimanual de segurança exige que os dois botões sejam apertados quase ao mesmo tempo, em menos de meio segundo, e que ambos sejam soltos antes de um novo ciclo. Há blocos pneumáticos próprios para isso, que são componentes de segurança.

Retenção pilotada. Um cilindro vertical, comandado por válvula 5/3 de centro fechado, desce aos poucos, por vazamentos da válvula, e despenca se o tubo se romper. Com uma retenção pilotada rosqueada diretamente em cada conexão do cilindro, o ar fica preso dentro do cilindro. Para movimentar, o sinal que pressuriza um lado pilota e abre a retenção do lado oposto.

Escape rápido: cuidados. Montar diretamente na conexão do cilindro. Não combinar com regulagem de fluxo no mesmo lado: o ar sairia pelo escape rápido, sem passar pela agulha. E prever silenciador.

Case real · Nova York, década de 1890

A oficina fabricava peças de latão para escafandros: válvulas e conexões para as mangueiras que levavam ar aos mergulhadores. Quando as bicicletas com pneus cheios de ar chegaram aos Estados Unidos, traziam um problema que o dono da oficina conhecia bem. Era preciso uma abertura que deixasse o ar entrar sob pressão, e não o deixasse sair, que pudesse ser aberta de propósito, e que custasse centavos

O pneu com câmara de ar, patenteado por um veterinário escocês em 1888, transformou a bicicleta em poucos anos. O ponto fraco dos primeiros pneus era a válvula. Os modelos iniciais eram simples tubos de borracha ou dispositivos que não permitiam esvaziar o pneu, nem medir ou corrigir a pressão sem perdê-la.

August Schrader, imigrante alemão estabelecido em Nova York, trabalhava desde a década de 1840 com artigos de borracha e peças de latão, e fornecia capacetes, bombas e válvulas para mergulho. Por volta de 1891, a pedido de fabricantes de pneus, desenvolveu uma válvula para câmaras de ar, patenteada poucos anos depois.

O princípio é o de uma retenção com mola, aberta por um pino. Dentro de um tubo de latão, uma pequena vedação é mantida contra a sua sede por uma mola fraca e, sobretudo, pela própria pressão do pneu: quanto mais cheio, mais firme a vedação. Um pino central atravessa o conjunto e aparece na boca da válvula. Ao encaixar o bico da bomba, o pino é empurrado, a vedação se afasta da sede, e o ar entra. Retirada a bomba, a vedação volta. Apertar o pino com qualquer objeto esvazia o pneu, e permite medir a pressão com um calibrador.

Nos anos seguintes, o filho, George Schrader, que patenteou a válvula em 1893, e a empresa chegaram à forma que se tornaria definitiva: o mecanismo inteiro montado em um núcleo removível, rosqueado dentro do corpo da válvula. Um núcleo gasto se troca em segundos, com uma chave simples, sem mexer no pneu. Uma tampa rosqueada protege o pino e serve de segunda vedação.

O projeto foi adotado pela indústria de automóveis, que nascia, e as suas dimensões foram padronizadas. É a válvula dos pneus de carros, de caminhões e de boa parte das bicicletas, e aparece também em sistemas de refrigeração, em amortecedores e em reservatórios de ar.

A lição: a válvula de pneu reúne, em uma peça de centavos, três ideias desta aula. É uma retenção: passa em um sentido só. É auxiliada pela pressão: a pressão do lado que se quer manter fechado é que aperta a vedação, o que a torna mais estanque quanto mais se exige dela. E é uma retenção que se abre à força, pelo pino: o princípio da retenção pilotada, em que um comando externo libera a passagem no sentido bloqueado. Há uma quarta lição, de projeto: o elemento que se desgasta, o núcleo, é substituível sem desmontar o sistema. Em qualquer válvula, vale perguntar o que sofre desgaste, e como se troca.

Fontes: Wikipedia (inglês), August Schrader (válvula de 1891; patente de George Schrader em 1893); Schrader, Schrader history (schradertpms.com); Correção feita na conferência de 05/11/2026: o v3 datava de 1898 o núcleo removível, o que as fontes consultadas não confirmam

Limitar, regular, e transformar pressão em sinal

Três funções diferentes, com construções parecidas: uma mola ajustável de um lado, e a pressão do outro.

Reguladora e limitadora não são a mesma coisa. A reguladora fica em série com o circuito, e trabalha o tempo todo, dosando a passagem. A limitadora fica em derivação, fechada, e só age em uma anormalidade. A primeira não substitui a segunda: uma reguladora travada aberta deixa a pressão de entrada passar inteira.

Válvula de sequência. É uma válvula 3/2 normalmente fechada, cujo piloto só vence a mola quando a pressão de comando atinge um valor regulável. Ligada à linha que alimenta a câmara de um cilindro, ela responde a uma pergunta que um fim de curso não responde: o cilindro está fazendo força?

Enquanto o êmbolo se desloca sem resistência, a pressão na câmara é baixa: só a necessária para vencer o atrito e a contrapressão. Quando ele encontra a peça e para, a câmara termina de encher, e a pressão sobe até a da rede. A válvula de sequência, ajustada para um valor intermediário, comuta nessa subida.

Cuidados com a válvula de sequência.

• Regulagem de fluxo no escape eleva a pressão nas duas câmaras durante o movimento. O ajuste da sequência precisa ficar acima da pressão de deslocamento, e é feito com o circuito funcionando.
• A tomada de pressão deve ficar junto ao cilindro, depois de qualquer estrangulamento.
• Em rede com pressão oscilante, o ponto de comutação oscila junto. Um regulador antes do circuito resolve.

Partida suave. Ao religar o ar de uma máquina, os cilindros estão com as câmaras vazias. Não há almofada de ar no escape, e a regulagem de velocidade não age: o primeiro movimento é um salto. A válvula de partida suave enche o circuito por uma passagem estreita, os atuadores assumem as suas posições devagar, e só então ela abre a passagem plena.

Corte e descarga. A válvula geral da máquina é uma 3/2: ao fechar, liga o circuito ao escape. Uma válvula que apenas fecha, do tipo 2/2, deixa a máquina pressurizada, com energia para um movimento. Para manutenção, a válvula deve aceitar cadeado na posição fechada.

Energia residual. Mesmo com a descarga geral, pode restar ar preso: entre retenções pilotadas e o cilindro, em válvulas 5/3 de centro fechado, em reservatórios auxiliares. Cada um desses pontos precisa de um meio de alívio, e de indicação.

Quanto ar passa por um estrangulamento, e onde cada válvula deve ficar

Por que a regulagem é tão sensível nas primeiras voltas do parafuso, e por que a posição no circuito decide o resultado.

O que o gráfico explica. A velocidade de um cilindro pequeno corresponde a poucas dezenas de litros por minuto: passagens de menos de 1 milímetro. Nessa faixa, um décimo de milímetro muda muito a vazão. Por isso, a agulha é cônica e de passo fino, a regulagem se faz em frações de volta, e uma reguladora grande demais para o cilindro é impossível de ajustar: toda a faixa útil fica na primeira meia volta. Reguladora se escolhe pelo tamanho do cilindro, e não pelo do tubo.

Sujeira. Uma passagem de décimos de milímetro retém partículas. Regulagem que muda sozinha, com o tempo, costuma ser sujeira ou óleo acumulado na agulha.

Funções combinadas. Os fabricantes reúnem várias dessas funções em um só corpo: reguladora de fluxo com retenção pilotada, reguladora com escape rápido, blocos de lógica. O símbolo, com uma moldura tracejada em volta, mostra o que há dentro.

Temporização. Uma reguladora de fluxo, enchendo um pequeno reservatório, que pilota uma válvula 3/2, forma um temporizador pneumático. O assunto volta na aula sobre lógica e temporização.

Regulagem de velocidade, entrada ou escape, lógica OU e E com pressões, válvula de sequência, a que família pertence, o que fazer, e treino

O primeiro modo calcula a passagem necessária para uma velocidade. O segundo mostra o comportamento de cada forma de regulagem. O terceiro simula as funções OU e E. O quarto ajusta a válvula de sequência. O quinto classifica. O sexto apresenta decisões. O sétimo sorteia contas.

Quatro erros com válvulas auxiliares

Três de montagem, e um de segurança.

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