Valvole motorizzate: guida essenziale alla scelta, alle applicazioni e ai vantaggi

Oggi, in molti settori, è necessario un controllo efficace dei fluidi per garantire il corretto funzionamento dei sistemi. Ciò è particolarmente evidente nei grandi oleodotti e gasdotti, ma anche nelle abitazioni, dove i sistemi di riscaldamento e condizionamento dipendono da un controllo preciso e affidabile del flusso di acqua e di altri liquidi. Un tempo le valvole manuali erano lo standard, ma l’automazione ha reso le valvole motorizzate una scelta migliore. Le valvole motorizzate non sono solo dispositivi di commutazione; aiutano a controllare i fluidi in molti modi e sono ormai componenti fondamentali dei sistemi automatizzati.

Che cos’è una valvola motorizzata?

Una valvola motorizzata è un dispositivo che utilizza attuatori elettrici per portare la valvola in posizione completamente aperta, chiusa o parzialmente aperta. A differenza delle valvole manuali o pneumatiche, le valvole motorizzate utilizzano l’energia elettrica per generare la forza necessaria allo svolgimento delle loro funzioni. Ruotano lo stelo o il disco all’interno del corpo della valvola per dirigere il flusso del fluido. Poiché l’energia elettrica può essere convertita in energia meccanica, le valvole motorizzate sono facili da integrare in sistemi che richiedono il controllo remoto, l’automazione o l’integrazione con PLC o DCS.

Come funzionano le valvole motorizzate?

Gli attuatori elettrici possono essere considerati i componenti fondamentali delle valvole motorizzate. Solitamente all’interno del corpo dell’attuatore sono presenti un motore elettrico, un riduttore di velocità con un moltiplicatore di forza associato, nonché finecorsa o sensori di movimento e di forza. Il motore si avvia quando l’attuatore della valvola riceve un segnale elettrico. La rotazione del motore viene trasmessa all’albero di uscita tramite ingranaggi. Lo stelo della valvola è collegato all’albero di uscita e può quindi ruotare o traslare linearmente. Può quindi ruotare o traslare linearmente per aprire, chiudere o arrestarsi in posizione neutra. In alcuni modelli specifici, basta premere un interruttore per avviare l’azione. Alcuni attuatori sono inoltre dotati di meccanismi di ritorno automatico a 1 filo o addirittura a 2 fili, che semplificano il cablaggio e garantiscono il ritorno della valvola alla posizione predefinita in caso di interruzione di corrente o variazione del segnale.

Gli attuatori possono eseguire azioni semplici come l'apertura o la chiusura completa delle valvole. Gli attuatori avanzati più sofisticati offrono una maggiore versatilità, tra cui: controllo preciso (grado di apertura della valvola in base a un segnale) e visualizzazione dello stato attuale, rilevamento intelligente dei dati e dei problemi, trasmissione dei dati al centro di controllo e ricezione dei comandi.

Principali tipi di valvole motorizzate

Le diverse valvole motorizzate hanno impieghi diversi. Si distinguono per la loro struttura, poiché prevedono una combinazione di diversi corpi valvola, comprese quelle in plastica, e motori elettrici. Possono essere progettate per funzionare con vari fluidi, pressioni, temperature e applicazioni. Esistono molti tipi di valvole elettriche, tra cui:

• Valvola a sfera motorizzata: una valvola a sfera motorizzata è caratterizzata da dimensioni compatte che ne facilitano l'installazione sulle tubazioni, da una bassa resistenza al flusso e da un'ottima tenuta. Viene utilizzata principalmente per la chiusura rapida o per deviare il fluido in diverse direzioni di flusso. Gli attuatori a un quarto di giro sono di serie.
• Valvola a farfalla motorizzata: leggera, di facile installazione, adatta a tubazioni di grande diametro con bassa pressione. Utilizzata per funzioni di apertura/chiusura o per il controllo della portata. Spesso vengono utilizzati anche attuatori a un quarto di giro.
• Valvola a globo motorizzata: il controllo del fluido avviene tramite il sollevamento o l'abbassamento di un disco. Ideale quando è richiesto un controllo preciso della portata. Presenta una contropressione relativamente elevata. Solitamente dotata di attuatori multigiro o lineari.
• Valvola a saracinesca motorizzata: utilizza una saracinesca che può essere sollevata o abbassata per assumere le posizioni di apertura e chiusura totali. Offre una bassa resistenza al flusso, ma una scarsa controllabilità. Ha una risposta lenta. Adatta a condotte che richiedono una bassa frequenza di commutazione e necessitano di un flusso senza ostacoli. È comunemente dotata di attuatori multigiro.
• Valvola di controllo motorizzata: queste valvole sono progettate per regolare la portata, la pressione e la temperatura. Sono solitamente dotate di un attuatore elettrico intelligente e di una valvola a sfera con sede a V o di una gabbia appositamente progettata per garantire un controllo preciso.

Di seguito è riportata una sintesi delle principali tipologie di valvole motorizzate:

Applicazioni tipiche delle valvole motorizzate

Le valvole motorizzate trovano impiego in moltissimi ambiti. Sono presenti in quasi tutti i settori che richiedono il controllo automatico di liquidi o fluidi. Sono una sorta di ‘regolatori di flusso’ delle industrie e degli edifici moderni.

• Automazione industriale: settori industriali quali quello petrolifero e del gas, energetico, metallurgico e cartario. Per il controllo del flusso di diversi materiali, la modifica del flusso di lavoro nei processi e l’arresto di emergenza. Sono fondamentali per la gestione di grandi volumi di flusso di materiali.
• Impianti HVAC: Nelle grandi strutture, gli impianti di riscaldamento, ventilazione e condizionamento dell'aria (HVAC) gestiscono la circolazione dell'acqua calda, dell'acqua fredda o del vapore. Questi impianti contribuiscono alla gestione dell'energia e della temperatura nelle diverse zone.
• Trattamento delle acque: in impianti idrici, impianti di depurazione e impianti di desalinizzazione. Utilizzato per controllare la portata e la direzione del flusso di acqua grezza, acqua trattata e sostanze chimiche. Ciò include applicazioni per l’acqua potabile e la gestione di vari tipi di flussi di fluidi.
• Alimentari e bevande: è necessario rispettare le norme sanitarie. Utilizzato per il controllo di liquidi e gas nella produzione di alimenti e bevande.
• Automazione degli edifici: negli edifici intelligenti. Utilizzata per monitorare e gestire automaticamente gli impianti idrici, di scarico, antincendio e di climatizzazione. Riguarda anche gli scenari di utilizzo domestico.
• Altri impieghi: È ampiamente utilizzato anche nella produzione di medicinali, sulle navi, nell’industria leggera e per l’irrigazione delle coltivazioni, anche in applicazioni che prevedono l’uso di acqua salata.

Vantaggi dell'utilizzo di valvole motorizzate

La scelta delle valvole motorizzate al posto di quelle manuali o pneumatiche è solitamente dettata dall’esigenza di efficienza, controllo preciso, sicurezza e convenienza economica. Ciò rappresenta un vantaggio fondamentale.

Innanzitutto, l’automazione e il controllo remoto rappresentano i vantaggi principali. Non è necessario che ci sia personale in loco per azionarli. Possono essere aperti, chiusi o regolati tramite un sistema di controllo. Ciò è molto importante in luoghi pericolosi, in quota, sottoterra o lontani dalla sala di controllo. È come dotare il sistema di tubazioni di un “cervello” intelligente. Può agire in modo autonomo sulla base di piani prestabiliti o di informazioni in tempo reale. Tra i principali vantaggi vi è anche la capacità di gestire vere e proprie situazioni di emergenza con una chiusura rapida e affidabile.

In secondo luogo, le valvole motorizzate consentono un controllo molto preciso. Ciò vale in particolare per le valvole motorizzate di tipo regolatore. Queste sono in grado di controllare con esattezza il grado di apertura della valvola in base a un segnale (ad esempio 4-20 mA). Ciò permette un controllo accurato di parametri quali la portata e la pressione. Molti processi complessi ne necessitano, il che spesso comporta portate più elevate.

Inoltre, le valvole motorizzate sono solitamente più facili da installare e mantenere (rispetto ai complessi sistemi idraulici). E non richiedono molto dall’ambiente esterno (solo alimentazione elettrica). Non necessitano di una fonte di aria compressa né di tubazioni come le valvole pneumatiche. Ciò significa meno punti di perdita e un minor consumo energetico.

Dal punto di vista dei costi, l'investimento iniziale potrebbe essere superiore rispetto a quello delle valvole manuali. Tuttavia, le valvole motorizzate consentono di ottenere notevoli risparmi nel lungo periodo. Riducono i costi di manodopera e migliorano il funzionamento degli impianti, mentre il controllo preciso contribuisce al risparmio energetico e di materiali.

Come scegliere la valvola motorizzata giusta

La scelta della valvola motorizzata giusta è un processo che va affrontato passo dopo passo. Occorre tenere conto di molti fattori. È come scegliere il “cuore” migliore per una macchina complessa.

Scopri i dettagli del processo

Innanzitutto, è necessario conoscere il fluido (di cosa si tratta, se può causare corrosione o usura – ad esempio, se si tratta di un fluido corrosivo), la temperatura di esercizio, la pressione di esercizio e la portata o il livello di regolazione richiesti. Questi dettagli determinano direttamente il materiale del corpo valvola, il materiale delle guarnizioni, la classe di pressione e il tipo di valvola.

Scegliere il tipo di valvola e il raccordo

In base alla funzione che la valvola deve svolgere (chiusura, regolazione, deviazione del flusso) e alle condizioni della tubazione, scegliere il tipo di corpo adeguato (a sfera, a farfalla, a globo, ecc.) e il tipo di raccordo (flangiato, filettato, saldato, a morsetto, ecc.).

Determinare le esigenze relative agli attuatori

Pensa a come vuoi controllarlo (accensione/spegnimento, controllo, funzionalità smart), alla fonte di alimentazione (ad esempio, se è necessaria una tensione in corrente continua), al tipo di segnale di comando dell'attuatore (digitale, analogico), alla forza necessaria e se richiede una protezione speciale, ad esempio contro le esplosioni o l'acqua.

Riflettiamo sull’ambiente e sulle certificazioni

Valutare il luogo in cui verrà installato (temperatura, umidità, gas corrosivi, ecc.). Inoltre, verificare quali certificazioni siano necessarie per il progetto o il settore (ad esempio CE, RoHS, SIL, FDA). In ambienti particolarmente difficili, l’acciaio inossidabile è spesso il materiale preferito, in quanto è il metallo più comunemente utilizzato per la sua durata e resistenza alla corrosione. È inoltre importante considerare valvole in grado di gestire un’ampia gamma di tensioni e temperature.

Verifica delle capacità e dei servizi dei fornitori

Oltre al prodotto, ciò che conta sono le competenze del fornitore, la sua esperienza, la rapidità di risposta e l’assistenza post-vendita. La scelta del fornitore è fondamentale. Un fornitore affidabile può offrire molto di più dei semplici prodotti che vende: ti aiuta e ti guida grazie alle sue conoscenze.

Ad esempio, VINCER sviluppa soluzioni di valvole automatiche da oltre dieci anni. L’azienda si concentra su valvole motorizzate e pneumatiche, tra cui le diffuse elettrovalvole, valvole a sfera elettriche, valvole a globo, valvole a sfera manuali, nonché altri tipi di valvole e accessori, con l’obiettivo di diventare un fornitore unico. I prodotti VINCER sono certificati CE, RoHS, SIL e FDA e l’azienda è certificata ISO 9001, a dimostrazione del proprio impegno per la qualità e il rispetto degli standard internazionali. VINCER vanta una vasta gamma di progetti realizzati e un team di ingegneri qualificati. Utilizzano un’analisi dettagliata basata su otto dimensioni per comprendere le esigenze dei clienti: analisi del fluido, analisi della temperatura, analisi della pressione del fluido, determinazione dello standard di collegamento, metodo di controllo (manuale/elettrico/pneumatico), requisiti dei materiali, tempo di apertura/chiusura del fluido. Questo modo di lavorare permette loro di individuare le soluzioni migliori e più accurate. Offrono un servizio rapido, fornendo preventivi entro 24 ore e progetti preliminari per vari prodotti entro 48 ore. Ciò consente ai clienti di trovare le informazioni di cui hanno bisogno senza ritardi. In caso di problemi con il prodotto, il loro team effettuerà un’indagine e proporrà delle soluzioni. Potrebbero inoltre fornire ricambi gratuiti e assistenza telefonica o tramite videochiamata. Grazie a questo tipo di supporto, i progetti procedono senza intoppi e i tempi di inattività sono ridotti. Inoltre, sono più convenienti rispetto ad alcuni marchi internazionali. Di conseguenza, i clienti possono usufruire di valvole affidabili e di alta qualità a un prezzo inferiore.

Procedure di installazione e manutenzione

Installare correttamente la valvola e provvedere alla sua manutenzione regolare sono fondamentali per garantire che una valvola motorizzata funzioni bene a lungo.

Installazione

• Segui le istruzioni del manuale: Segui alla lettera le istruzioni del produttore.
• Controllare i tubi: Assicurati che i tubi siano puliti, privi di detriti e ben allineati. In questo modo si evita che le sollecitazioni sui tubi danneggino la valvola.
• Verifica direzione: Cercare il segno che indica la direzione del flusso sul corpo della valvola (se presente).
• Collegare correttamente: Collegare correttamente i cavi di alimentazione e di comando seguendo lo schema elettrico dell'attuatore. Assicurarsi che il cavo di terra sia collegato correttamente.
• Verifica manuale: Prima di accendere l'impianto, è generalmente consigliabile utilizzare il comando manuale per verificare che la valvola si apra e si chiuda senza intoppi.

Manutenzione

• Controllare regolarmente: Controllare la valvola e l'attuatore. Verificare se vi sono parti allentate o perdite dalle guarnizioni.
• Lubrificare: Lubrificare le parti mobili dell'attuatore seguendo le indicazioni del produttore.
• Funzione di test: Verificare regolarmente l'apertura, la chiusura o la regolazione per assicurarsi che funzioni correttamente.
• Risolvere i problemi: Se qualcosa non funziona come dovrebbe, consulta la guida alla risoluzione dei problemi oppure contatta il fornitore (come il team di tecnici specializzati di VINCER) per individuare e risolvere il problema. VINCER cerca di prevenire eventuali problemi futuri fornendo fin dall’inizio soluzioni adeguate. In caso di problemi con il prodotto, il loro team provvederà a verificarlo e a fornire soluzioni. Si assicurano che il problema venga risolto. Potrebbero anche fornire ricambi gratuiti e assistenza telefonica o tramite videochiamata.

Tendenze future delle valvole motorizzate

La tecnologia delle valvole motorizzate continua a migliorare. In futuro saranno più intelligenti, più connesse e funzioneranno meglio.

• Altre funzionalità intelligenti: Aggiungere ulteriori sensori e componenti di comunicazione. Ciò consentirà di monitorare meglio lo stato delle cose, prevedere quando è necessario intervenire e individuare i problemi a distanza.
• Migliore connessione di rete: Migliora l'interconnessione con l'Internet delle cose industriale (IIoT) e i sistemi delle fabbriche intelligenti. Ciò consente la condivisione dei dati e la collaborazione.
• Più piccolo e modulare: Gli attuatori e le valvole saranno più piccoli e costituiti da componenti separati. Ciò ne faciliterà l'installazione e la sostituzione.
• Consuma meno energia: Realizza motori e programmi di controllo che consumino meno energia.
• L'uso di nuovi materiali: Utilizzare nuovi materiali che offrano una maggiore resistenza alla corrosione, all'usura e alle alte temperature. Ciò consentirà di impiegarli in un maggior numero di contesti.

Conclusione

Il controllo automatico dei fluidi è reso possibile dall’uso di valvole motorizzate. Oggi sono sempre più diffuse sia nell’industria che nella vita quotidiana, poiché consentono di automatizzare i processi, controllare con precisione e gestire a distanza. Per scegliere quella giusta, è importante comprendere i diversi tipi di valvole motorizzate e il loro funzionamento. È inoltre necessario considerare quali funzioni si desidera che il sistema svolga. Se installate e mantenete le valvole in modo corretto, dureranno a lungo. Grazie al progresso tecnologico, le valvole motorizzate diventeranno sempre più intelligenti ed efficienti. Sono simili alle «cellule intelligenti» nel mondo dell’automazione. Introdurranno nuovi concetti e contribuiranno al controllo dei fluidi in molti settori. Scegliere VINCER, che possiede le conoscenze e le competenze necessarie per fornire un servizio eccellente, vi aiuterà a raggiungere il successo nel controllo automatico dei fluidi.