Quando você trabalha com sistemas hidráulicos em fábricas ou em equipamentos de construção, um componente aparece continuamente: a válvula de controle direcional. A Rexroth 4WE 6 E é uma das válvulas mais utilizadas em hidráulica industrial e por boas razões. Esta válvula controla como o fluido hidráulico se move através de um sistema, o que significa que controla como as máquinas se movem e operam.
A 4WE 6 E é o que os engenheiros chamam de válvula de carretel direcional operada por solenóide. Parece complicado, mas a ideia básica é simples. Quando a eletricidade flui para o solenóide da válvula (uma bobina eletromagnética), ela empurra um carretel de metal para dentro do corpo da válvula. Este movimento do carretel redireciona o fluido hidráulico de uma porta para outra, mudando a direção em que um cilindro hidráulico ou motor se move. Quando a eletricidade é interrompida, uma mola empurra o carretel de volta à sua posição original.
O que torna o 4WE 6 E diferente
O “E” no nome do modelo indica algo importante sobre o design desta válvula. Isso significa que a válvula usa um solenóide de pino úmido, onde a bobina eletromagnética fica em contato com o fluido hidráulico. Esta escolha de design tem vários benefícios. O óleo ajuda a resfriar o solenóide, reduz o ruído operacional e prolonga a vida útil do componente. Você pode até girar o solenóide 360 graus na maioria das versões, o que facilita a instalação em espaços apertados.
A válvula segue o padrão NG6, também chamado de CETOP 3 ou D03 em diversas partes do mundo. Essa padronização é mais importante do que você imagina. Isso significa que a válvula se encaixa em placas de montagem padrão e pode ser trocada por válvulas semelhantes da Parker, Vickers ou Argo Hytos sem alterar o coletor hidráulico. Para as equipes de manutenção, essa intercambialidade reduz o tempo de inatividade quando você precisa de uma peça de reposição rapidamente.
A Rexroth classifica o 4WE 6 E para pressões de até 350 bar, o que equivale a cerca de 5.076 PSI. A capacidade máxima de vazão chega a 80 litros por minuto nas versões com alimentação CC, ou cerca de 21 galões por minuto. Esses números colocam a válvula na categoria de alto desempenho pelo seu tamanho. Você o encontrará controlando tudo, desde máquinas de moldagem por injeção até sistemas hidráulicos de escavadeiras e equipamentos de mineração.
Como a válvula realmente funciona
Dentro do corpo da válvula, o carretel se move para frente e para trás para conectar diferentes portas. A válvula possui quatro portas principais que os engenheiros rotulam como P, T, A e B. A porta P se conecta à bomba hidráulica, que fornece fluido pressurizado. A porta T se conecta ao reservatório ou tanque por onde o fluido retorna. As portas A e B conectam-se ao atuador hidráulico, como os dois lados de um cilindro.
Quando você energiza um solenóide, o carretel muda para conectar P a A e B a T. Isso envia fluido pressurizado para um lado do cilindro enquanto drena o outro lado de volta para o tanque. Energize o outro solenóide e as conexões serão invertidas. Agora P se conecta a B e A se conecta a T, movendo seu cilindro na direção oposta. Na posição central sem solenóides energizados, as versões centradas na mola mantêm o carretel em uma posição neutra que bloqueia todas as portas.
A válvula vem em diferentes configurações de carretel que os engenheiros chamam de “símbolos”. O símbolo E é comum para válvulas de três posições com centralização por mola. Quando a válvula fica na posição central, todas as portas ficam bloqueadas. O símbolo HA representa uma válvula de duas posições com retorno por mola, usada quando é necessário apenas movimento em uma direção. Algumas aplicações usam versões de retenção marcadas como “OF”, onde um pino mecânico trava o carretel no lugar quando ele se move. Essas válvulas de retenção precisam apenas de um breve pulso elétrico para mudar de posição, o que economiza energia em sistemas que mantêm a posição por longos períodos.
Considerações sobre pressão e projeto do sistema
Um número exige atenção ao projetar sistemas usando o 4WE 6 E: a pressão máxima na porta do tanque. Embora as portas P, A e B possam suportar 350 bar, a porta T normalmente atinge o máximo de 160 bar, embora algumas variantes cheguem a 210 bar. Essa diferença cria uma importante restrição de projeto. Quando você opera a válvula na pressão máxima de trabalho com determinados símbolos de carretel, a Rexroth avisa que a porta T deve ser usada como uma linha de drenagem, não como uma linha de retorno que pode sofrer contrapressão do seu tanque ou de outros componentes.
Essa limitação de pressão está relacionada ao modo como as válvulas de carretel funcionam internamente. As folgas apertadas entre o carretel e o corpo da válvula que permitem o funcionamento da válvula também criam vazamentos internos. Isso não é um defeito; é uma característica inerente ao projeto da válvula de carretel. À medida que a válvula se desgasta com o tempo, esse vazamento interno aumenta gradualmente. O fluido vazando tem que ir para algum lugar, e é por isso que o limite de pressão da porta do tanque é importante para a confiabilidade a longo prazo.
Outra preocupação relacionada à pressão surge com os cilindros diferenciais, onde a área do lado da haste é menor que a área do lado do pistão. Se o símbolo da sua válvula bloquear o retorno do lado da haste durante certas condições de comutação, a relação de área pode intensificar a pressão na câmara da haste além da classificação de 350 bar da válvula. Esse fenômeno é chamado de intensificação de pressão e pode danificar os cilindros ou até mesmo causar falhas perigosas. A solução envolve adicionar válvulas de alívio externas no lado da haste dos cilindros diferenciais ou escolher símbolos de carretel que não criem esta condição de bloqueio.
Especificações elétricas e opções de controle
O 4WE 6 E funciona com fontes elétricas CC e CA. As tensões CC comuns incluem 12, 24, 96 e 205 volts. As versões AC normalmente funcionam em 110/120 ou 230 volts a 50 ou 60 Hz. O conector elétrico segue a norma EN 175301-803 com design tripolar que inclui duas conexões de alimentação e um aterramento. A maioria das versões inclui diodos de supressão integrados para proteção contra picos de tensão quando o solenóide é desligado.
Para aplicações em áreas perigosas, a Rexroth oferece versões à prova de explosão marcadas como XE ou VE1. Essas variantes atendem aos padrões ATEX para instalações europeias ou aos requisitos NEC 505/Classe I Zona 1 para locais na América do Norte. Os invólucros à prova de explosão e os solenóides intrinsecamente seguros permitem que a válvula opere com segurança em ambientes com gases ou vapores inflamáveis, como fábricas de produtos químicos ou plataformas de petróleo offshore.
A opção de retenção com designação "OF" oferece vantagens significativas em termos de eficiência energética. Em vez de manter um solenóide energizado continuamente para manter a posição, você envia um pulso de 100 milissegundos para deslocar o carretel e, em seguida, o detentor mecânico o trava no lugar. Isto reduz a geração de calor, prolonga a vida útil do solenóide e reduz o consumo elétrico. Os fabricantes de máquinas-ferramenta usam esse recurso para sistemas de fixação hidráulica que devem segurar as peças firmemente durante longas operações de usinagem.
Compatibilidade de fluidos e materiais de vedação
O 4WE 6 E padrão vem com vedações NBR (borracha nitrílica) que funcionam com a maioria dos óleos hidráulicos de base mineral que atendem às especificações HLP ou HVLP. As vedações NBR também lidam com fluidos resistentes ao fogo água-glicol na categoria HFC. No entanto, se o seu sistema utilizar fluidos hidráulicos biodegradáveis, como HETG, HEES ou HEPG, ou fluidos sintéticos resistentes ao fogo, como HFDU ou HFDR, você deverá especificar vedações FKM (fluorocarbono) ao fazer o pedido.
A utilização incorreta do material de vedação causa rápida deterioração e falha do sistema. Se você estiver substituindo as vedações durante a manutenção, verifique qual fluido seu sistema realmente usa antes de solicitar peças. O kit de vedação NBR carrega o número de peça 3492432, enquanto o kit FKM é 3120269. Usar o kit errado significa que você destruirá a válvula novamente alguns meses depois que as vedações incompatíveis incharem, racharem ou se desintegrarem.
A Rexroth especifica que o fluido hidráulico deve atender aos padrões de limpeza ISO 4406 Classe 20/18/15. Este código de três números indica a contagem máxima de partículas em diferentes faixas de tamanho. O fluido de limpeza reduz o desgaste no carretel usinado com precisão e nas superfícies do furo. O fluido contaminado acelera o desgaste, aumenta o vazamento interno e pode fazer com que o carretel emperre ou se mova de forma irregular. A instalação de filtragem adequada com elementos classificados em 10 micrômetros ou mais finos protege o investimento na válvula e prolonga a vida útil.
Instalação e Primeira Operação
A válvula é montada diretamente em uma subplaca padrão NG6 ou CETOP 3 usando quatro parafusos. O padrão de montagem e a localização das portas seguem a ISO 4401-03-02-0-05, garantindo compatibilidade entre fabricantes. Os anéis de vedação vedam cada conexão da porta e você deve aplicar uma camada fina de fluido hidráulico nesses anéis de vedação durante a instalação para evitar esmagamento ou rolamento.
Como os solenóides utilizam um design de pino úmido, as cavidades internas devem ser preenchidas com fluido hidráulico para operação adequada. Durante a inicialização, pode ser necessário alternar a válvula várias vezes enquanto a bomba hidráulica funciona para purgar o ar das câmaras do solenóide. O ar preso nesses espaços afeta a força do solenóide e o tempo de resposta da válvula. Algumas instalações incluem pequenos parafusos de ventilação nas carcaças do solenóide para ajudar a liberar o ar preso durante o comissionamento.
Cada 4WE 6 E inclui um comando manual que permite mudar a válvula sem energia elétrica. A versão oculta padrão requer uma ferramenta especial para acesso. As versões opcionais incluem botões serrilhados ou botões com cabeça de cogumelo traváveis que permitem a operação manual durante situações de manutenção ou emergência. Nas válvulas de dois solenóides, nunca pressione ambos os comandos manuais simultaneamente, pois isso cria um conflito mecânico que pode danificar os componentes internos.
Controle de fluxo e comutação suave
Algumas versões do 4WE 6 E vêm com aceleradores, que são basicamente orifícios calibrados instalados em portas específicas. A designação "/B12" indica um orifício de 1,2 milímetros na porta P. Esses aceleradores não limitam apenas o fluxo máximo. Seu principal objetivo é gerenciar os picos de pressão e de fluxo que ocorrem durante a troca rápida de válvulas. Ao controlar a taxa na qual o fluxo pode mudar, os insertos do acelerador reduzem o choque do sistema, protegem os componentes posteriores e prolongam a vida útil geral do sistema.
Certas variantes de modelo designadas ".73…A12" incorporam comutação suave por meio de geometria de carretel modificada. Essas versões oferecem aproximadamente 85% de redução de choque em comparação com a comutação padrão. A transição mais suave ajuda em aplicações onde o deslocamento da válvula cria ruído desagradável ou onde o choque hidráulico danifica as conexões da tubulação e os coletores ao longo do tempo. A compensação é uma resposta um pouco mais lenta, o que é importante em aplicações de alta velocidade, mas oferece benefícios claros em sistemas que priorizam a operação suave e a longevidade.
Aplicativos comuns e casos de uso
A válvula de controle direcional 4WE 6 E aparece em toda a automação industrial. As máquinas de moldagem por injeção usam essas válvulas para controlar as forças de fixação do molde e os movimentos do ejetor. A classificação de alta pressão e a comutação confiável da válvula a tornam adequada para os exigentes ciclos de trabalho no processamento de plásticos. Equipamentos de moldagem de borracha usam configurações de válvula semelhantes para controle de prensa e ejeção de peças.
Equipamentos de construção e móveis incorporam o 4WE 6 E em circuitos de braço de escavadeira, controles de lâmina de escavadeira e funções de lança de guindaste. O tamanho compacto da válvula em relação à sua capacidade de vazão economiza espaço em sistemas hidráulicos móveis lotados. Sua montagem padronizada permite que os fabricantes de equipamentos obtenham produtos de vários fornecedores sem redesenhar os manifolds.
Os fabricantes de máquinas-ferramenta instalam essas válvulas em retificadoras, centros de fresagem e linhas de produção automatizadas. As versões de retenção funcionam particularmente bem em acessórios e sistemas de fixação que devem manter a posição de forma confiável, sem consumir energia elétrica continuamente. As operações de usinagem autônomas se beneficiam da economia de energia e da redução da geração de calor das válvulas de retenção operadas por pulso.
Solução de problemas e manutenção
Quando um 4WE 6 E não funciona corretamente, vários problemas comuns geralmente explicam o problema. A mudança lenta ou inconsistente muitas vezes indica fluido contaminado, permitindo que o carretel fique preso em seu furo. A verificação do indicador de pressão diferencial do filtro do sistema informa se a filtração está acompanhando a geração de contaminação. Se a substituição dos filtros estiver atrasada, essa é sua primeira solução.
Os problemas elétricos aparecem como falha completa na mudança ou como ação fraca e hesitante da válvula. Verifique a tensão de alimentação no conector da válvula enquanto o solenóide deve estar energizado. A baixa tensão reduz a força do solenóide e retarda a resposta. Pinos conectores soltos criam operação intermitente cujo diagnóstico é frustrante. Os diodos de supressão incorporados na maioria das válvulas podem falhar em curto ou abrir, afetando o comportamento do solenóide.
O aumento do vazamento interno ao longo da vida útil da válvula eventualmente exigirá a substituição da vedação ou a troca da válvula. Se você notar que um cilindro hidráulico desliza para baixo sob carga quando a válvula deveria estar mantendo a posição, o vazamento interno é a causa provável. A instalação de uma válvula externa de retenção de carga pode ser uma solução mais simples do que a substituição da válvula se o vazamento não for grave. Para aplicações críticas de retenção de posição, válvulas de retenção externas ou válvulas de retenção operadas por piloto fornecem retenção de carga positiva, independentemente da condição da válvula direcional.
O design do solenóide de pino úmido oferece uma vantagem de manutenção: você pode substituir a bobina sem drenar o sistema ou perder fluido hidráulico. Simplesmente desconecte o conector elétrico, desparafuse o conjunto do solenóide e troque a bobina. Essa capacidade de manutenção em campo reduz o tempo de inatividade durante os reparos. Ao solicitar bobinas de reposição, verifique se a classificação de tensão e o tipo de conector correspondem à sua instalação.
Considerações sobre dimensionamento e seleção
A escolha da válvula de controle direcional correta envolve combinar vários parâmetros com os requisitos da sua aplicação. Comece pela pressão: se o seu sistema operar acima de 350 bar, o 4WE 6 E não funcionará. A capacidade de fluxo precisa ser verificada em relação aos requisitos de velocidade do atuador. Uma válvula de 80 litros por minuto pode parecer adequada no papel, mas se você estiver perto desse limite, a queda de pressão na válvula aumenta e a geração de calor se torna um problema.
Pense no ciclo de trabalho e na frequência de comutação. As aplicações que alternam continuamente se beneficiam dos solenóides CA, que lidam melhor com o calor devido à maior massa térmica. Os solenóides DC funcionam bem para trabalhos intermitentes e oferecem tempos de resposta mais rápidos. Se o seu sistema precisar manter a posição por longos períodos sem movimento, especifique a configuração de retenção para eliminar a energização contínua do solenóide.
O símbolo do carretel determina a função da válvula na posição central e em cada posição extrema. Estude cuidadosamente os símbolos esquemáticos hidráulicos para entender o que cada configuração de conexão de porta faz ao seu atuador. O símbolo E (todas as portas bloqueadas no centro) é adequado para aplicações onde você deseja que os atuadores parados resistam a forças externas. O símbolo P-to-T no centro fornece circulação livre que reduz a geração de calor durante períodos ociosos. Escolha o símbolo que corresponde aos seus requisitos funcionais.
Alternativas competitivas e referências cruzadas
Embora a Rexroth 4WE 6 E seja um produto líder, vários outros fabricantes produzem válvulas funcionalmente equivalentes. A série D1VW009CNT da Parker oferece capacidade de substituição direta com classificações de pressão e vazão semelhantes. A Vickers, agora parte da Eaton, fabrica a série DG4V-3-8C que é trocada diretamente nas subplacas NG6. Argo Hytos oferece o RPE3-063C11 como outra opção intercambiável.
Essa compatibilidade entre fabricantes proporciona flexibilidade aos departamentos de compras. Se o seu fornecedor principal enfrentar longos prazos de entrega ou escassez de estoque, existem alternativas sem redesenhar seu sistema hidráulico. A competição de preços entre esses fabricantes beneficia os compradores, embora a extensa rede de distribuição e o suporte técnico da Rexroth muitas vezes justifiquem qualquer aumento de preço.
Ao substituir válvulas de fabricantes diferentes, verifique se os símbolos do carretel correspondem funcionalmente e não apenas nominalmente. O que um fabricante chama de “Símbolo E” pode ter conexões de porta sutilmente diferentes da versão de outro fabricante. Revise os diagramas detalhados de conexão de porta no catálogo de cada fabricante antes de finalizar uma substituição de referência cruzada.
Estratégia de preços e compras
O preço de mercado do 4WE 6 E varia de acordo com a região, configuração e volume de compra. Na América do Norte, espere preços em torno de US$ 140 para configurações padrão adquiridas individualmente. Os mercados indianos mostram preços entre ₹ 7.799 e ₹ 9.203, enquanto os distribuidores da Malásia listam cerca de RM196,50. Estas variações refletem os custos de distribuição local, os direitos de importação e a concorrência no mercado.
As quantidades mínimas de pedido da maioria dos distribuidores começam com uma peça, tornando práticas pequenas compras. Os prazos de entrega normalmente são de sete a dez dias para configurações padrão, embora as combinações comuns de tensão e símbolos geralmente sejam enviadas do estoque do distribuidor. Configurações menos comuns podem se estender por várias semanas se exigirem fabricação sob encomenda de fábrica.
Para departamentos de manutenção que gerenciam estoques de peças sobressalentes críticas, considere estocar uma ou duas configurações comumente usadas como garantia contra falhas inesperadas. A longa vida útil da válvula significa que as peças sobressalentes podem ficar nas prateleiras durante anos, mas o custo de estocar uma peça sobressalente é mínimo em comparação com os custos de tempo de inatividade do equipamento. Certifique-se de que seu estoque inclua configurações especiais, como vedações FKM, caso seu sistema use fluidos não padrão.
Recomendações Finais
A válvula de controle direcional Rexroth 4WE 6 E oferece desempenho confiável em um pacote compacto e padrão da indústria. Sua classificação de pressão de 350 bar e capacidade de vazão de 80 litros por minuto proporcionam forte capacidade na classe de tamanho NG6. O design do solenóide de pino úmido equilibra desempenho com facilidade de manutenção, e a montagem padronizada garante ampla compatibilidade entre sistemas hidráulicos.
Ao especificar ou fazer manutenção nessas válvulas, preste atenção aos detalhes que mais importam. Combine os materiais de vedação com a química do seu fluido hidráulico. Dimensione a válvula de forma conservadora para evitar queda excessiva de pressão e geração de calor. Considere versões de retenção para economia de energia em aplicações de retenção de posição. Proteja os cilindros diferenciais da intensificação da pressão através de um projeto de circuito adequado.
Compreender como a válvula funciona, quais são suas limitações e como ela se enquadra no cenário competitivo ajuda você a tomar melhores decisões sobre seleção, manutenção e solução de problemas. O 4WE 6 E não é perfeito para todas as aplicações, mas dentro do seu design, oferece desempenho comprovado que explica sua ampla adoção em hidráulica industrial.
