La scelta della valvola giusta è fondamentale per i sistemi di flusso industriali in termini di efficienza, sicurezza e precisione nel controllo della portata nei settori di processo. Nelle applicazioni di controllo dei fluidi, le valvole motorizzate e le valvole di regolazione rappresentano scelte tecniche comuni, poiché vengono impiegate in diverse applicazioni di controllo dei fluidi. Conoscere le loro differenze fondamentali, i loro utilizzi e gli aspetti relativi ai costi aiuterà a identificare il tipo di valvola più adatto al proprio sistema.
Che cos'è una valvola azionata?
Una valvola azionata è una valvola che viene azionata da un dispositivo esterno denominato attuatore, il che la rende non manuale. L'attuatore è un dispositivo indipendente alimentato da una fonte di energia esterna, come aria compressa, fluido idraulico o pressione del fluido proveniente da sistemi idraulici, oppure elettricità, e converte i segnali di comando in forza meccanica per azionare il corpo della valvola tramite l'attuazione.
Questa forza agisce sullo stelo della valvola e ne provoca il sollevamento, la rotazione o lo spostamento del meccanismo, in modo da aprire, chiudere o regolare il flusso dei fluidi a seconda dei diversi tipi di valvola. Nel caso delle valvole a membrana, ad esempio, la forza agisce sulla superficie della membrana per controllare il flusso. L’attuatore è montato sulla valvola e accoppiato al meccanismo interno della stessa per consentirne un funzionamento fluido ed efficiente.
I diversi tipi di attuatori vengono scelti in base ai requisiti dell'applicazione, quali velocità, forza di spinta, coppia e precisione di controllo. Le valvole azionate da attuatori riducono la necessità di interventi manuali, aumentano la produttività e garantiscono la stabilità del sistema controllato.
Che cos’è una valvola di regolazione?
Una valvola di regolazione è una valvola utilizzata per controllare la portata, la pressione o la temperatura di un fluido all'interno di un sistema; spesso si avvalgono di attuatori per effettuare regolazioni precise. Essa controlla la sezione del passaggio del fluido tramite comando automatico o remoto e regola il flusso del fluido in base ai segnali ricevuti dal regolatore.
Quando il controller invia un segnale, l'attuatore, alimentato da una fonte di energia esterna, converte il segnale in energia meccanica. Questa forza agisce sullo stelo e sull'otturatore della valvola per modificare le dimensioni dell'orifizio, al fine di regolare il flusso del fluido. L'attuatore può essere regolato per apportare piccole modifiche alla portata, in modo da mantenere le condizioni richieste nel sistema.
Una valvola di regolazione è un componente essenziale dei sistemi automatizzati di controllo dei fluidi, poiché è progettata per variare la portata in modo stabile in risposta ai segnali di controllo.
Differenze principali tra valvole azionate e valvole di controllo
Sebbene sia le valvole azionate che quelle di controllo siano utilizzate per regolare il flusso dei fluidi, il loro funzionamento è diverso. Ecco un confronto tra le due:
| Caratteristica | Valvola azionata | Valvola di controllo |
| Precisione di controllo |
1% – 5% |
0,1% – 1% |
| Tempo di risposta | Rapido (di solito immediato) | Più lento, richiede regolazioni di precisione |
| Capacità di adattamento | Solo apertura/chiusura (funzionamento fisso) | Regolazioni graduali (0%-100%) |
| Casi d'uso | Sistemi di arresto di emergenza, sicurezza antincendio, comando di accensione/spegnimento | Lavorazioni chimiche, produzione di energia, controllo della temperatura |
| Costo | Costo inferiore | Costi più elevati dovuti alla complessità |
| Idoneità ambientale | Adatto a condizioni estreme (alta pressione, ambiente corrosivo) | Adatto ad ambienti stabili e controllati |
Precisione di controllo
Le valvole di regolazione vengono utilizzate per la regolazione continua del flusso dei fluidi e sono progettate per garantire una variazione graduale della portata. Sono compatibili con i sistemi di controllo elettronici, il che consente di regolarle in base alle esigenze dell'impianto; la precisione di regolazione è solitamente compresa tra 0,1% e 1%.
Al contrario, le valvole azionate sono progettate per essere azionate con diversi tipi di attuatori, selezionabili in base alle esigenze di velocità, forza e grado di controllo. La precisione di controllo delle valvole azionate è relativamente bassa, compresa tra circa 1% e 5%. Sebbene non siano precise quanto le valvole di controllo, le valvole azionate contribuiscono a ridurre al minimo le operazioni manuali, ad aumentare l’efficienza e a garantire la stabilità del sistema.
Tempo di risposta
In molti processi industriali, il tempo di risposta di una valvola è un fattore importante da tenere in considerazione. Le valvole di regolazione, ovvero quelle che modificano la propria posizione per controllare la portata, hanno generalmente una risposta più lenta. Ciò è dovuto al fatto che devono essere regolate con incrementi molto piccoli per controllare la portata, la pressione o la temperatura dei fluidi.
D'altra parte, le valvole azionate, tra cui elettrovalvole, sono del tipo che si apre o si chiude completamente a seconda dei segnali ricevuti. Poiché non richiedono una regolazione di precisione, il loro tempo di risposta è solitamente più rapido rispetto a quello delle valvole di controllo.
Capacità di adattamento
Le valvole di regolazione sono particolarmente adatte alle applicazioni in cui è necessario variare frequentemente e gradualmente la portata, da completamente aperta a completamente chiusa, da 0% a 100%. Vengono solitamente utilizzate in combinazione con altri sistemi di controllo, come i regolatori PID, per favorire la regolazione della pressione e garantire la stabilità.
D’altra parte, le valvole azionate sono utilizzate principalmente per il controllo on/off e, pertanto, non offrono lo stesso livello di regolazione delle valvole di controllo. Queste valvole vengono solitamente impiegate in modo tale da potersi aprire o chiudere solo fino a un determinato livello di funzionamento, ad esempio 0%, 50%, 100%. Tra le valvole motorizzate figurano le valvole a farfalla e le valvole a sfera, che, sebbene possano offrire un certo grado di modulazione, presentano una precisione molto inferiore rispetto a quella delle valvole di regolazione.
Casi d'uso
Le valvole di controllo vengono utilizzate nei settori in cui è necessario regolare la portata, la pressione e la temperatura dei fluidi, come l’industria chimica, la produzione di energia, il settore petrolifero e del gas e il trattamento delle acque. In queste applicazioni, le valvole di controllo regolano il sistema e ne garantiscono il funzionamento ottimale modificandone costantemente le impostazioni. Ad esempio, negli impianti chimici, le portate delle valvole di regolazione possono essere controllate con un elevato grado di precisione, che può arrivare fino a 0,11 TP3T del setpoint, rendendo così gli impianti sicuri ed efficienti.
D'altra parte, le valvole motorizzate, comprese le valvole di sicurezza e le valvole di scarico, sono adatte ad applicazioni che richiedono un controllo on/off, ad esempio i sistemi ESD, i sistemi antincendio e le linee di produzione. Queste valvole sono ideali per l'impiego in condizioni di alta pressione o in aree in cui è auspicabile l'automazione a causa della distanza dalla sala di controllo. Ad esempio, in un sistema di arresto di emergenza, le valvole motorizzate possono chiudersi in pochi secondi, evitando così rischi e garantendo la sicurezza del sistema.
Differenze di costo
Una valvola di regolazione comporta costi di acquisto e manutenzione più elevati rispetto a una valvola azionata, poiché la prima è composta da un numero maggiore di componenti e richiede regolazioni complesse, che includono l’uso di attuatori, sensori e persino sistemi di controllo elettronici. Tuttavia, se la vostra applicazione richiede un tale livello di controllo, potrebbe valere la pena prenderla in considerazione.
La scelta della valvola dipende dall'applicazione e dal compromesso tra il costo della valvola e il grado di controllo richiesto.
Come scegliere la valvola più adatta alle esigenze del proprio impianto
La scelta tra una valvola azionata e una valvola di regolazione dipende dal sistema in uso. Ecco alcuni dei fattori da tenere in considerazione:
Hai bisogno di un controllo preciso? –Se la vostra applicazione richiede una modulazione continua della portata, della pressione o della temperatura, le valvole di regolazione, comprese quelle di piccole dimensioni, rappresentano la scelta giusta grazie alla loro precisione.
È necessario il funzionamento da remoto? – Gli attuatori pneumatici, i motori elettrici o gli attuatori idraulici sono ideali per il comando remoto o automatico delle valvole. Gli attuatori pneumatici sono in grado di fornire una grande forza e sono ideali per applicazioni che richiedono tempi di risposta rapidi. Gli attuatori elettrici sono ideali per il vostro sistema se avete bisogno di un elevato livello di controllo e di compatibilità con i sistemi digitali. Gli attuatori idraulici sono preferibili per applicazioni che richiedono una forza elevata, grazie alla loro robustezza e affidabilità.
Quali sono i requisiti relativi alla pressione e alla portata? – Le valvole di regolazione sono ideali per applicazioni con pressione e portata variabili che richiedono regolazioni precise, mentre le valvole motorizzate sono più adatte a sistemi con portata e pressione costanti.
Costo – Le valvole azionate sono più economiche delle valvole di regolazione, ma queste ultime garantiscono una maggiore precisione nel controllo della portata del fluido.
Condizioni ambientali – tenere conto delle condizioni a cui sarà sottoposta la valvola. Le valvole azionate sono progettate per funzionare in condizioni di esercizio gravose, come ad esempio in presenza di alta pressione o in ambienti corrosivi; le valvole di regolazione, pur potendo funzionare in condizioni di esercizio gravose, sono più adatte a regimare in condizioni stabili e controllate.
Questi metodi garantiscono la scelta della valvola più adatta alla propria applicazione.
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Considerazione finale
In conclusione, è importante sottolineare che una valvola motorizzata e una valvola di regolazione sono due prodotti diversi, progettati per adattarsi a sistemi diversi. Se si richiede un controllo molto preciso e costante, la valvola di regolazione è la scelta più appropriata. Nelle applicazioni in cui è necessario aprire o chiudere la valvola oppure automatizzarne il funzionamento a distanza, le valvole motorizzate risultano più efficaci ed economiche. Pertanto, tenendo conto della precisione di regolazione, dei tempi di risposta, dell’ambiente e dei costi, potrete prendere la decisione giusta per migliorare le prestazioni e l’affidabilità del vostro sistema.
