Como funciona uma válvula 5/3 posições

A válvula 5/3 permite fazer paradas intermediarias de um cilindro pneumático, inclusive permitindo paradas em situações de emergência.

A válvula 5/2 é a mais comumente utilizada para controlar a atuação de um cilindro pneumático, porém ela permite somente acionar o cilindro para um lado e outro (estender e retrair). Com a válvula 5/3 pode adicionar controles interessantes para sua aplicação.

Diferentemente da válvula 5/2 que pode ser simples solenoide (com retorno mola) e duplo solenoide, a válvula 5/3 somente terá duplo solenoide (ou duplo piloto ar). Isso porque ela tem 3 posições de acionamento.

Muita confusão existe sobre o uso de uma válvula 5/3 para a aplicação de parar um cilindro em posição intermediaria para uma determinada aplicação ou para paradas de emergência. Isso porque existem 3 tipos de válvulas 5/3, cada uma com uma posição central diferente.

Posicionamento do cilindro pneumático com uma válvula 5/3

A válvula 5/3 permite parar o cilindro pneumática em uma posição intermediaria. Porém é importante notar que o posicionamento preciso de um cilindro pneumático é muito complicado, pelo fato de o ar ser compressível. Para um posicionamento preciso de um cilindro pneumático é necessário o uso de um posicionador linear. O posicionador linear tem um sensor de posição linear acoplado na haste do cilindro e com isso ajusta a pressão dos dois lados do cilindro para atingir exatamente a posição solicitada.

Os 3 tipos de posições central de uma válvula 5/3

A diferença entre esses 3 tipos de válvulas está na posição central, quando os dois atuadores (solenoide ou piloto) estão desligados a válvula fica na posição central.

Então os 3 tipos de centros são:

Centro fechado
Centro pressurizado
Centro escape

Nesse artigo vamos explicar a diferença de cada um desses tipos de válvulas 5/3 e o funcionamento de uma válvula 5/3.

Válvula 5/3 com centro fechado

Essa válvula tem todas as portas bloqueadas na posição central. Ela é frequentemente usada para parar ou levar o cilindro até uma posição intermediaria. Note que na posição central o ar ficará preso dentro do cilindro pneumático. O problema é que qualquer vazamento, mesmo pequeno, nas conexões, válvulas ou mesmo no cilindro fará o pistão se movimentar lentamente para um dos lados. Não é simples realmente parar o cilindro por completo nesse tipo de aplicação.

É importante notar que quando a válvula for acionada após uma parada intermediaria, o cilindro pneumático tem a tendência de dar um “tranco”, podendo inclusive causar riscos de segurança e gastar indevidamente as vedações do cilindro.

Válvula 5/3 com centro escape

Uma outra opção para parar o cilindro em uma posição intermediaria é usar uma válvula 5/3 com centro escape. Na posição central da válvula, o ar pressurizado é removido dos dois lados do cilindro, fazendo esse parar. Porém nesse caso o cilindro estará solto e se um dos lados tiver uma carga esse cilindro se movimentará. Em algumas aplicações, essa válvula pode ser interessante para aumentar a segurança do sistema.

Mas note que nesse caso também o cilindro pode sofrer um tranco quando a válvula for atuada, pois não existe ar pressurizado para dar resistência ao movimento.

Válvula 5/3 com centro escape com válvulas de retenção pilotadas

Uma opção interessante para parar o cilindro em uma posição intermediária é utilizar uma válvula 5/3 de centro escape em conjunto com 2 válvulas de retenção pilotada. Com isso, na posição central, os pilotos das válvulas de retenção são retirados impedindo a saída de ar do cilindro. Isso teria praticamente o mesmo efeito que utilizar uma válvula 5/3 de centro fechado, mas é melhor porque teria muito menos possiblidade de vazamentos. Veja o esquema abaixo:

Válvula 5/3 com centro pressurizado

Essa válvula na sua posição central envia ar para os dois lados do cilindro. Em um cilindro comum de dupla ação, isso gerará uma força diferente de cada lado e o cilindro se movimentará. Isso porque um cilindro comum tem uma área menor de pressão de ar na retração devido ao diâmetro da haste do cilindro. Isso poderia ser contrabalanceado utilizando um regulador de pressão em um dos lados para equilibrar as forças.

Se o cilindro for um cilindro de haste dupla, os dois lados dos cilindros terão a mesma força, pois ambos têm haste diminuindo a área de atuação da pressão de ar.

Conclusão sobre válvulas 5/3

Em muitas ocasiões, as válvulas 5/3 são utilizadas sempre energizada, atuando um ou outro lado do cilindro. Nesse caso a posição central é somente utilizada para uma parada de emergência. Como mencionado, uma aplicação de válvula 5/3 para parada intermediaria de um cilindro deve ter um sistema sem nenhum vazamento. Qualquer vazamento causará um movimento do cilindro.

Quando precisar de um posicionamento preciso do cilindro, será melhor utilizar um posicionador eletropneumático ou um cilindro com freio.