O documento discute válvulas de cartucho, incluindo sua introdução na década de 1970, projeto com pistões de assentamento cônico para melhorar o tempo de resposta, e diferentes tipos de válvulas de cartucho e suas funções, como válvulas limitadoras de pressão e de retenção.

1. Válvulas de Cartucho – Prof. Luiz Sérgio M. Rabelo
www.partnerstreina.com.br - contato@partnerstreina.com.br – 31 2564-5623 – 31 9909-8837
2
INTRODUÇÃO A TÉCNICA DE
VÁLVULAS DE CARTUCHO
Em uma época onde o conhecimento da energia tem proporcionado aumento da
demanda de sistemas hidráulicos, os fabricantes têm procurado aumentar o desempenho
de seus componentes com o objetivo de alcançar o máximo rendimento no consumo de
energia.
Na década de 70 foram introduzidas as válvulas de assentamento cônico, com grande
aceitação na indústria de transmissão de energia fluídica.
O projeto com características de assentamento cônico foi inicialmente utilizado para
funções de controle de pressão, principalmente nas válvulas limitadoras de pressão pré-
operadas fig.1.
Fig.1
Antes desta introdução, as válvulas limitadoras de pressão pré-operadas eram compostas
de êmbolo balanceado hidraulicamente. Com esse novo projeto utilizando pistões de
assentamento cônico, o tempo de resposta das válvulas tem melhorado sensivelmente,
devido à pequena massa do pistão em movimento.

2. Válvulas de Cartucho – Prof. Luiz Sérgio M. Rabelo
www.partnerstreina.com.br - contato@partnerstreina.com.br – 31 2564-5623 – 31 9909-8837
3
Os elementos lógicos possuem diversos tamanhos nominais: TN 16; 25; 32; 40; 50; 63;
80; 100; 125; e 160 fig. 3.
Fig. 3
A bucha não é utilizada somente como guia do êmbolo, ela proporciona fluxo de óleo ao
redor de toda periferia, e cria uma superfície de assentamento para o elemento
normalmente fechado. O êmbolo serve para controlar o fluxo de óleo principal
concorrendo para sua abertura ou fechamento. Uma mola com pequena tensão mantém o
elemento fixado no pórtico de saída. O pórtico principal é furado diretamente no bloco
manifold e é indicado “A”, para o pórtico da saída central e “B”, para o pórtico lateral fig. 4.
Fig. 4

3. Válvulas de Cartucho – Prof. Luiz Sérgio M. Rabelo
www.partnerstreina.com.br - contato@partnerstreina.com.br – 31 2564-5623 – 31 9909-8837
4
montagem das válvulas piloto. Os dois pórticos de fluxo são usinados no bloco, embaixo
(A) e o outro na lateral (B).
Dependendo da função da válvula o êmbolo varia de forma, as dimensões do rebaixo no
bloco manifold permanecem constantes para qualquer tipo de cartucho. As válvulas de
cartucho são classificadas utilizando-se como referencia o diâmetro externo do pistão
móvel, por exemplo: TN 16 = êmbolo com ø 16 mm, TN 25 = com ø 25 mm.
Fig. 10
O pistão pode ser considerado o principal elemento da válvula. O fluxo pode escoar
através dos pórticos A e B, entretanto o piloto da válvula determina se a válvula estará
aberta ou fechada.
Uma das vantagens mais significativas das válvulas de cartucho ocorre com o elemento
fechado, praticamente não existe vazamento entre os pórticos A e B, pois a superfície
cônica do pistão em contato com a sede promove uma vedação positiva. Entretanto
vazamentos podem ocorrer entre o pórtico B e a câmara de pilotagem (ou vice-versa),
pois existe uma pequena folga entre a superfície interna da camisa e o embolo, para
permitir o deslizamento.
IMPORTANTE:
Ao projetarmos um sistema é necessário analisar com cuidado a pilotagem de cada
válvula com o intuito de se minimizar os vazamentos internos.
SEM VAZAMENTO DE
A PARA B OU B PARA A
VAZAMENTO DE
B PARA AP OU
AP PARA B

4. Válvulas de Cartucho – Prof. Luiz Sérgio M. Rabelo
www.partnerstreina.com.br - contato@partnerstreina.com.br – 31 2564-5623 – 31 9909-8837
5
ÊMBOLO COM RELAÇÃO DE ÁREA 1.1:1 – Nesta versão, o diâmetro da sede é maior
em relação ao diâmetro do pistão, o seu efeito é de aumento da área exposta ao pórtico A
e redução da área exposta a B, como mostra a fig. 12.
Fig. 12
ÊMBOLO COM RELAÇÃO DE ÁREAS DE 1:1 – Os elementos com relação de área 1:1
são empregados para funções de controle de pressão. Nestes elementos a área exposta
ao pórtico A é exatamente igual a área de pilotagem (AX), sendo assim, o pistão não
apresenta área exposta ao pórtico B.
A força para fechar deve-se, como nos dois elementos anteriormente vistos, à pressão de
pilotagem e à pressão exercida pela mola, enquanto que a força para abrir deve-se
apenas à pressão atuante na área exposta ao pórtico A.

5. Válvulas de Cartucho – Prof. Luiz Sérgio M. Rabelo
www.partnerstreina.com.br - contato@partnerstreina.com.br – 31 2564-5623 – 31 9909-8837
6
O pórtico de pressão piloto (X) é conectado através de furos, usinados na tampa e no
bloco, ao pórtico B, com um gicleur incorporado à tampa.
Fig. 14
É possível obter-se uma válvula de retenção se conectado, através de um orifício usinado
no bloco, o pórtico X ao pórtico A.
Note-se que ocorrerá um pequeno vazamento de A para B, pela câmara de pilotagem X,
através da folga existente entre a superfície da camisa e a externa do êmbolo fig.15.
Incorporando uma válvula direcional, operada por solenóide, á linha de pilotagem obtém-
se uma válvula de retenção operada por solenóide fig. 16.
Fig. 15 Fig. 16
Quando o solenóide estiver desenergizado, o pórtico X estará conectado ao B obtendo-se
assim, as funções da válvula de retenção, mostradas na fig. 14, (fluxo livre de A para B).
Quando o solenóide estiver energizado, a câmara de pilotagem estará despressurizada, a
válvula permite, então, fluxo de A para B, ou B para A, pois apenas a carga da mola deve
ser vencida.

6. Válvulas de Cartucho – Prof. Luiz Sérgio M. Rabelo
www.partnerstreina.com.br - contato@partnerstreina.com.br – 31 2564-5623 – 31 9909-8837
7
Com ambos os solenóides desligados, os
quatro cartuchos mantêm-se fechados, mas,
se uma força comprimir a haste, esta força fará
aumentar a pressão na câmara traseira do
cilindro, aumentando assim a pressão no
pórtico A do cartucho 2, tendendo a abri-lo,
permitindo que o cilindro mova-se para trás.
Para promover uma vedação positiva e impedir
que o cilindro se movimente pela ação de uma
força externa, com os solenóides
desenergizados, uma tampa com válvula
alternadora (tipo J) deve ser empregada.
A fig. 25 mostra um circuito no qual, uma
carga seria suficiente para abrir o cartucho
numero 4, e para evitar o movimento do
cilindro, a tampa tipo J foi empregada.
Fig.25
Fig. 24 – Tampa com retenção alternadora

7. Válvulas de Cartucho – Prof. Luiz Sérgio M. Rabelo
www.partnerstreina.com.br - contato@partnerstreina.com.br – 31 2564-5623 – 31 9909-8837
8
FUNÇÃO DA VÁLVULA DE SEGURANÇA
O elemento de relação 1:1 é utilizado em válvulas que operam como reguladores de
pressão. A configuração básica da válvula operando como segurança é vista na fig.35.
Fig. 35
O funcionamento desta válvula é muito semelhante ao da válvula de segurança pré-
operada. A pressão do sistema atua no pórtico A e o pórtico B esta ligado ao tanque. Uma
válvula piloto, incorporada á tampa, é alimentada por um gicleur, ligado ao pórtico de
entrada A o gicleur corresponde ao pequeno orifício existente no pistão balanceado da
válvula pré-operada. Sendo a pressão do pórtico A insuficiente para abrir a válvula piloto,
não ocorre fluxo pelo gicleur e conseqüentemente não há queda de pressão, logo a
pressão agindo sob área exposta ao pórtico A e acima, AP (área pilotagem), do pistão
serão iguais e a mola manterá a válvula fechada.
Quando a pressão for suficiente para abrir a válvula piloto, inicia-se o fluxo pelo gicleur,
provocando uma queda de pressão, fazendo com que a pressão acima do pistão seja
menor do que a pressão sob o pistão, quando a diferença for 2 bar será suficiente para,
agindo na superfície exposta ao pórtico A, abrir passagem em direção ao reservatório.
A velocidade de abertura (e fechamento) da válvula é determinada pelo gicleur colocado
no pórtico X da tampa. O dreno da válvula piloto Y pode ser ligado ao pórtico de saída B
ou pode ter tubulação independente para tanque.
GICLEUR
MOLA DE 2 Bar
GICLEUR DE
AMORTECIMENTO

8. Válvulas de Cartucho – Prof. Luiz Sérgio M. Rabelo
www.partnerstreina.com.br - contato@partnerstreina.com.br – 31 2564-5623 – 31 9909-8837
9
Por termos áreas diferenciais no cilindro hidráulico, ao fazermos o estrangulamento na
saída (com relação ao avanço do cilindro) criamos urna intensificação de pressão, nesse
ramo do circuito, que pode atuar no pórtico A do cartucho 3 abrindo o (lembrar que o
pórtico B do cartucho 3 também está submetido à pressão do sistema), isto criará um
circuito regenerativo fazendo com que o cilindro aumentasse a velocidade e perdesse
força.
Fig. 40 – Circuito com 4 vias com controle de vazão
Uma forma de se evitar isto é a mostrada no circuito na fig. 41, utilizando-se duas válvulas
de retenção (ou uma retenção alternadora) na linha de pilotagem, utilizamos a própria
pressão intensificada para fechar o cartucho 3.
Fig. 41 – Circuito com regulagem na saída