Conoscere i tipi di elettrovalvole: Una guida completa

Che cos'è un'elettrovalvola e come funziona?

Nel mondo dei sistemi di controllo, la valvola ad azionamento elettromeccanico, nota come elettrovalvola, svolge un ruolo importante. Fornisce un controllo automatizzato dei fluidi. Il componente funziona come un interruttore o un deviatore che può essere controllato utilizzando l'elettricità. Le elettrovalvole consentono di autorizzare e modulare il flusso del fluido, la sua quantità, la direzione, la pressione e persino la temperatura. Il componente principale è una bobina di filo elettrico. La corrente elettrica che attraversa la bobina genera un campo magnetico (forza elettromagnetica) che muove un'asta metallica (armatura) all'interno del corpo della valvola (tirandola o spingendola). Questo muove il nucleo della valvola. La rotazione del nucleo della valvola sposta i mezzi mobili del fluido, controllando il flusso dei liquidi. Le elettrovalvole sono dispositivi che trasformano l'energia elettrica in energia meccanica. Ciò consente l'accesso remoto o l'automazione dei comandi di controllo.

Panoramica dei principali metodi di classificazione delle elettrovalvole

Non tutte le elettrovalvole sono uguali. Si differenziano per le diverse condizioni di lavoro. Conoscere i tipi di elettrovalvole è il primo passo per scegliere la valvola giusta per il vostro sistema, affinché funzioni in modo efficiente e affidabile. Di seguito è riportata una tabella che classifica i diversi tipi di elettrovalvole, come discusso semplicemente qui:

Metodo di classificazione	Descrizione	Esempi di tipi comuni
Per principio operativo	Come la forza magnetica muove il nucleo della valvola	Azionamento diretto, pilotato, semi-diretto
Per numero di porte	Quante connessioni ha per i tubi	A 2 vie, a 3 vie, a 4 vie, a 5 vie
Per Stato predefinito	Lo stato dell'elettrovalvola quando la bobina non è alimentata	Normalmente chiuso (NC), normalmente aperto (NO)
Per materiale del corpo	Il materiale che tocca il fluido	Ottone, acciaio inox, plastica, ghisa, ecc.
Per funzione/scopo	Per usi speciali o esigenze di controllo	Alta pressione, alta temperatura, resistente alla corrosione, antideflagrante, sanitario, ecc.

 

Proprio come gli animali e le piante provengono da ambienti diversi in natura, le diverse varietà di elettrovalvole sono progettate per soddisfare requisiti specifici come il tipo di fluido, la temperatura, la pressione, la portata del fluido e la logica di controllo.

Normalmente aperto o normalmente chiuso

Lo stato del solenoide della valvola quando non è alimentato (lo stato non alimentato) è un punto fondamentale e importante nella scelta di una valvola.

Elettrovalvola normalmente chiusa (NC): Come suggerisce il nome, la valvola normalmente chiusa è chiusa e il fluido non può passare quando la bobina non è alimentata. Il fluido passa solo quando la bobina è alimentata. La molla oppone resistenza e la forza magnetica apre la valvola. Questo è il tipo più comunemente diffuso. È molto utilizzata quando la valvola deve rimanere in posizione chiusa per la maggior parte del tempo. Ad esempio, nei meccanismi di chiusura di sicurezza o di prevenzione delle perdite.

Elettrovalvola normalmente aperta (NO): È il tipo inverso a quello NC. L'elettrovalvola normalmente aperta è aperta quando la bobina non è alimentata e quindi il flusso del fluido è libero e gratuito. Il fluido viene fermato solo se la bobina è alimentata. La forza magnetica spinge sul nucleo della valvola, chiudendo così la valvola. Le valvole normalmente aperte sono utilizzate quando queste valvole devono essere aperte per la maggior parte del tempo. Si chiudono solo in determinate occasioni o in caso di guasto. Ad esempio, in alcuni sistemi di raffreddamento o per il drenaggio di emergenza.

Per chiarire le differenze, osservate la tabella seguente:

Caratteristica	Normalmente chiuso (NC)	Normalmente aperto (NO)
Stato predefinito (spento)	Chiuso	Aperto
Stato eccitato (accensione)	Aperto	Chiuso
Come funziona	La potenza lo rende aperto	La potenza lo rende vicino
Applicazioni tipiche	Chiusura di sicurezza, prevenzione delle perdite, necessità di rimanere spesso chiusi	Necessità di rimanere aperti spesso, sistemi di raffreddamento, svuotamento di emergenza

 

Le esigenze dell'applicazione impongono la scelta di una valvola normalmente aperta o normalmente chiusa. La valvola deve essere aperta o chiusa quando non è attiva? È simile alla scelta tra una porta a spinta e una a tirare. Entrambe consentono l'ingresso, ma sono l'uso previsto e la precauzione a dettare la scelta.

Spiegazione dei principi di funzionamento delle elettrovalvole: Ad azione diretta, pilotata e semidiretta

Il funzionamento interno di un'elettrovalvola influisce sulla gestione della pressione e del flusso di fluidi. Inoltre, influisce sulla velocità di reazione.

Valvole a solenoide ad azione diretta: Meccanica e applicazioni

Le elettrovalvole ad azione diretta sono il tipo più semplice. La forza elettromagnetica generata dalla bobina agisce sull'armatura direttamente collegata al nucleo della valvola. Ciò consente di aprire o chiudere la valvola vincendo la pressione della molla e del fluido. Sono dispositivi miniaturizzati che rispondono rapidamente. Possono funzionare senza differenziale di pressione. Tuttavia, la forza magnetica è limitata. Per questo motivo, le valvole ad azione diretta sono preferite per le tubazioni più piccole con applicazioni a bassa pressione. Per il controllo preciso di piccole quantità di fluido, le valvole ad azione diretta sono ideali come nei dispositivi medici o negli strumenti di analisi di laboratorio.

Elettrovalvole pilotate: Come la pressione aiuta il funzionamento

Le elettrovalvole pilotate, comunemente chiamate valvole ad azione indiretta o servoassistite, esemplificano il principio del rapporto in funzione. Non esercitano l'intera forza del flusso magnetico per aprire completamente la valvola principale. Piuttosto, la forza magnetica viene utilizzata per aprire prima solo un piccolo foro pilota. L'apertura di questo foro pilota altera l'equilibrio di pressione su entrambi i lati della membrana o del pistone della valvola principale. Utilizza la pressione del fluido per sbloccare la valvola principale, che si basa anch'essa sulla differenza di pressione. In questo modo, le valvole forti possono essere controllate da forze ridotte. Queste valvole sono in grado di sopportare pressioni enormi e portate massicce di fluido. Le valvole pilotate, invece, hanno bisogno di un differenziale di pressione minimo per funzionare in modo efficiente. Inoltre, il loro tempo di risposta è più lungo di quello delle valvole ad azione diretta.

Elettrovalvole ad azione semidiretta: Principi di miscelazione

Le elettrovalvole ad azione semidiretta hanno le caratteristiche sia del tipo diretto che di quello pilotato. Possiedono un'armatura collegata direttamente al nucleo della valvola per il controllo diretto. Questa caratteristica consente loro di funzionare con una differenza di pressione pari a zero. Inoltre, hanno una membrana o un pistone con un foro pilota che utilizza la pressione del fluido per aiutare l'apertura della valvola principale. Dopo aver alimentato la bobina, l'armatura solleva fisicamente e direttamente il nucleo della valvola. Questa azione apre la valvola principale e anche la porta pilota. Successivamente, si accumula un differenziale di pressione all'interno del fluido. Questo aiuta il diaframma o il pistone ad aprire completamente la valvola. I vantaggi di entrambi. Per funzionare non è necessaria alcuna differenza di pressione. Inoltre, può controllare portate e pressioni del fluido più elevate.

Per chiarire le differenze, osservate la tabella seguente:

Caratteristica	Ad azione diretta	Azionato da pilota	Attore semi-diretto
Funziona a pressione zero	Sì	No (necessita di una pressione minima)	Sì
Dimensione / Pressione	Dimensioni ridotte, bassa pressione	Grandi dimensioni, alta pressione	Dimensioni medio-grandi, pressione medio-alta
Velocità di risposta	Veloce	Lento	Medio
Struttura	Semplice e compatto	Più complesso	Più complesso
Uso dell'energia	Relativamente più basso (a parità di dimensioni)	Più basso (quando si controllano le grandi dimensioni)	Medio
Scenario di applicazione	Piccola portata, bassa pressione/vuoto, avvio a pressione zero, controllo di precisione (ad es. strumenti di analisi)	Grande portata, Alta pressione, Richiede una pressione minima, Condotte industriali (ad esempio, approvvigionamento idrico)	Portata medio-grande, pressione medio-alta, avvio a pressione zero, ampia gamma di usi generali

 

Conoscere il principio di funzionamento è fondamentale, poiché determina il modo in cui una valvola gestirà la pressione del fluido. Ciò influisce sulle prestazioni in termini di dimensioni, capacità e velocità.

Esplorazione di diverse configurazioni di porte: A 2 vie, a 3 vie, a 4 vie e a 5 vie

Per "via" di un'elettrovalvola si intende il numero di porte di connessione per i tubi. Per "posizione" si intende il numero di stati stazionari in cui può trovarsi il nucleo della valvola. Il numero di vie controlla i percorsi che il flusso del fluido può seguire.

Valvole a due vie (2 vie): Semplice controllo On/Off

 

Le valvole a 2 vie sono il tipo più semplice di valvole. Hanno due porte, una di ingresso e una di uscita. Possiedono le due posizioni di "aperto" e "chiuso". Il funzionamento principale delle valvole a 2 vie è quello di arrestare o consentire il flusso del fluido in sistemi semplici. Facili da usare e consigliate per soluzioni semplici, le valvole a 2 vie sono le elettrovalvole più diffuse, comunemente presenti ovunque.

Valvole a tre vie (3 vie): Deviazione e miscelazione

Le valvole a tre vie (3-Way) possiedono tre porte che facilitano l'alterazione della direzione del fluido, la divisione del flusso o la miscelazione del fluido. Ad esempio, il fluido proveniente da una porta di ingresso può essere diretto verso una delle due porte di uscita. In alternativa, il fluido proveniente da due ingressi può essere diretto verso un'unica uscita e quindi miscelato. Queste valvole sono comunemente utilizzate nella regolazione di cilindri a semplice effetto o per spostare i percorsi del fluido.

Valvole a quattro vie (4 vie): Controllo di cilindri a doppio effetto

Le valvole a 4 vie sono composte da quattro porte che consentono di controllare i cilindri a doppio ribasso e altri attrezzi che utilizzano due porte di lavoro. Le valvole a 4 vie hanno anche la capacità di spostare il fluido a entrambe le estremità del cilindro, consentendo al pistone di muoversi verso l'alto e verso il basso.

Valvole a cinque vie (5 vie): Comuni nei sistemi pneumatici

Come suggerisce il nome, le valvole a 5 vie hanno cinque porte. Sono utilizzate nella maggior parte dei sistemi pneumatici, con il compito specifico di controllare i cilindri a doppio effetto. Come le valvole a 4 vie, anche queste cambiano la direzione del fluido, ma le 5 vie hanno due porte di scarico, che consentono un migliore controllo della velocità di scarico. Per alcune applicazioni in cui la precisione della velocità e del posizionamento del pistone è essenziale, questo è utile.

Scegliere il numero di vie è come scegliere un nodo di traffico. Dipende da quante "strade" per il flusso fluido si devono gestire e da come si vuole dirigere il "traffico" fluido.

Per chiarire le differenze, osservate la tabella seguente:

Tipo	Numero di porte	Funzione tipica	Applicazione comune
A 2 vie	2	Apertura/chiusura, arresto del flusso	Semplice controllo del flusso del fluido
A 3 vie	3	Cambiare direzione, dividere, mescolare	Controllo di cilindri a semplice effetto, commutazione di percorsi di flusso del fluido
A 4 vie	4	Cambiare la direzione del fluido	Controllo dei cilindri a doppio effetto
A 5 vie	5	Cambio di direzione del fluido, con scarico	Controllo preciso dei cilindri pneumatici a doppio effetto

 

Applicazioni delle elettrovalvole in diversi settori industriali

Le elettrovalvole si trovano praticamente ovunque. Sono indispensabili nella tecnologia moderna e nella vita quotidiana. Infatti, possono trovarsi in elettrodomestici come le lavatrici e persino in processi industriali altamente sofisticati. Alcune delle principali aree di applicazione sono:

• Automazione industriale: La robotica e le linee di produzione automatiche richiedono il controllo di liquidi e gas per diverse applicazioni. 
• Sistemi HVAC: Regolazione del flusso di fluidi o di acqua calda per controllare la temperatura. 
• Trattamento dell'acqua: Regolazione delle fonti d'acqua e delle aggiunte chimiche per varie applicazioni. 
• Apparecchiature mediche: Controllo dell'emissione di gas e liquidi. 
• Agricoltura: Sistemi di irrigazione automatizzati. 
• Veicoli: Gestione del sistema di alimentazione, del sistema di scarico, ecc.

Scegliere l'elettrovalvola giusta: Fattori chiave di selezione

Affinché un sistema funzioni in modo stabile e affidabile, la scelta dell'elettrovalvola corretta è essenziale. Non si tratta solo del tipo. Ogni parte deve essere considerata simultaneamente. È come se un sarto confezionasse abiti basati su misure precise; ogni punto deve essere fatto su misura e la vestibilità deve essere esatta. È necessario optare per un tipo particolare in base alle circostanze specifiche.

• Compatibilità con i fluidi (tipo, temperatura, viscosità): Il tipo e la temperatura del liquido (che si tratti di fluidi corrosivi, acqua, gas o altro) e lo spessore del fluido (viscosità) influenzano la scelta delle guarnizioni e del materiale del corpo valvola. L'utilizzo di un materiale inadeguato provoca la corrosione della valvola, perdite o problemi di sicurezza. Ad esempio, per il vapore ad alta temperatura sono necessari materiali speciali. VINCER offre circa 50 materiali in grado di soddisfare la maggior parte delle esigenze. Per esigenze specifiche, è possibile progettare materiali personalizzati. Questo garantisce un funzionamento ottimale della valvola nei confronti dei fluidi contenuti, prolungandone la durata.
• Pressione, portata del fluido e dimensione dell'orifizio: La pressione del sistema e la portata del fluido necessaria determinano il principio di funzionamento della valvola (diretta, pilotata o semidiretta). Inoltre, determinano la giusta dimensione dell'apertura interna (dimensione dell'orifizio). Una pressione insufficiente può impedire l'apertura di una valvola pilota. Una pressione eccessiva può rompere la valvola. Il flusso di fluido necessario influisce direttamente sulla scelta della dimensione dell'orifizio.
• Specifiche elettriche (tensione, potenza, frequenza): La bobina del solenoide richiede una determinata tensione (CA o CC) e potenza per funzionare in modo soddisfacente. Anche l'energia erogata dal sistema di controllo deve essere in linea con i requisiti della valvola. Un'alimentazione non adeguata ai requisiti comporta il malfunzionamento della bobina e problemi alla valvola. Gli ingegneri di VINCER tengono conto di questi aspetti e di numerose personalizzazioni. Possono anche rendere più efficace il design della bobina per risparmiare sul consumo energetico. Ciò contribuisce al risparmio energetico dell'impianto.
• Dimensioni dell'attacco e tipo di connessione: Le dimensioni degli attacchi della valvola e il modo in cui si collegano (filettati, flangiati, serrati) devono essere adatti al vostro sistema di tubazioni.
• Ambiente operativo e certificazioni (ad es. grado IP, antideflagrante): Il luogo in cui si intende collocare la valvola (ad esempio aree interne, esterne, con stelo, polverose o esplosive) fa la differenza per il suo livello di protezione (grado IP) e per la necessità o meno di essere a prova di esplosione. VINCER possiede le certificazioni ISO9001, CE, ROHS, SIL, FDA e i suoi prodotti sono conformi a numerosi standard internazionali accettati. L'obiettivo è ottenere la certificazione ATEX, che significa che le valvole possono operare in diversi settori industriali e in ambienti difficili.
• Tempo di risposta e durata del ciclo: Alcune applicazioni richiedono un'apertura o una chiusura molto rapida della valvola (ad esempio, commutazione rapida o misure di sicurezza). Tali procedure richiedono il controllo della velocità di risposta (tempo di risposta). Inoltre, se la valvola viene utilizzata frequentemente, deve sopportare molte ripetizioni (durata del ciclo).

VINCER vanta oltre dieci anni di esperienza. Dispone di un team di ingegneri esperti e considera le esigenze dei clienti in 8 dimensioni: Fluido, temperatura, pressione, standard di connessione, ecc. Si tratta di una valutazione più dettagliata rispetto a molte altre, che consente di offrire la migliore soluzione per le valvole. In questo modo si evitano i problemi derivanti da scelte sbagliate in fase iniziale, risparmiando ai clienti molti costi nascosti.

Sfide e soluzioni comuni nelle applicazioni delle elettrovalvole

Anche quando si sceglie la valvola giusta, possono verificarsi problemi quando si utilizzano le elettrovalvole. Ma la maggior parte dei problemi ha un modo per essere risolta.

• Diagnosi dei problemi della bobina: Uno dei problemi principali è il guasto o la bruciatura di una bobina. Il motivo per cui ciò tende a verificarsi è l'errata alimentazione di tensione, l'eccessiva temporizzazione dell'alimentazione e l'eccessivo calore esterno. Per risolvere questo problema, controllare l'alimentazione e misurare la resistenza della bobina.
• Affrontare i problemi di perdita: Le perdite di alcuni fluidi rappresentano un grande rischio se non vengono risolte. Le perdite che si verificano all'esterno possono essere dovute a un'installazione non corretta o a un'installazione successiva, all'estremità distale della valvola in qualche modo danneggiata e a guarnizioni inefficaci. Anche materiali non corrosivi e inerti non compatibili con il fluido della parte possono causare dissoluzioni dannose. Per riparare le perdite, utilizzare materiali e guarnizioni resistenti per ripristinare la funzione della valvola.
• Prevenzione e rimozione dell'intasamento: Sporco o pezzetti di fluido possono ostruire le parti interne della valvola; per evitare questo inconveniente, utilizzare un filtro prima della valvola. Inoltre, pulire regolarmente la valvola.
• Risoluzione dei problemi Funzionamento lento o irregolare: Se la valvola è lenta o non funziona in modo regolare, potrebbe trattarsi di una bassa pressione del fluido (per le valvole pilota), di variazioni di tensione, di parti che sfregano all'interno o di un piccolo blocco.
• Le migliori pratiche per la manutenzione: Per garantire che le valvole funzionino a lungo, è necessario controllare, pulire e sostituire regolarmente le parti usurate, come le guarnizioni. 

VINCER fornisce servizi professionali di assistenza post-vendita che assistono i clienti nella risoluzione dei problemi. Offre consulenze telefoniche e online. Inoltre, fornisce parti di ricambio gratuite. Le riparazioni e le sostituzioni vengono effettuate in modo rapido ed efficiente. Tutto ciò dimostra l'impegno di VINCER nei confronti dei propri clienti.

Tendenze future e innovazioni nella tecnologia delle elettrovalvole

Anche gli sviluppi della tecnologia delle elettrovalvole stanno migliorando. Sta diventando più intelligente, più efficace e più rispettosa dell'ambiente. Si prevedono sviluppi futuri in:

• Elettrovalvola intelligente con integrazione IoT: Si tratta di installarle con funzionalità di rete e sensori. Consente il monitoraggio remoto, l'anticipazione dei problemi, il controllo remoto e le trasforma in "punti intelligenti" per i sistemi.
• Riduzione delle dimensioni e cambiamento dei materiali utilizzati: Lo sviluppo di nuovi materiali applicabili per resistere a condizioni estreme, riducendo al contempo il peso e le dimensioni complessive delle valvole.
• Maggiore efficienza energetica: Miglioramento delle valvole alimentate a bobina e riduzione complessiva del consumo energetico durante le operazioni.

VINCER sta attualmente lavorando su queste innovazioni. L'azienda sta aumentando l'automazione delle proprie valvole aggiungendo nuove funzioni per stare al passo con i cambiamenti del settore e le nuove aspettative dei clienti. L'obiettivo è quello di affermarsi come marchio globale di spicco per le valvole intelligenti e di fornire soluzioni avanzate per il controllo automatico del flusso dei fluidi.

VINCER offre molto di più di una semplice valvola; offre una partnership di grande esperienza. Le promesse di VINCER superano le aspettative: analisi approfondite, strategie intelligenti, apparecchiature di qualità a prezzi ragionevoli, assistenza tempestiva e supporto completo dopo la vendita. In questo modo VINCER realizza la sua promessa di offrire ai clienti un valore imbattibile.

Conclusione

L'apprendimento dei diversi tipi di elettrovalvole è fondamentale per il controllo dei fluidi. Questi componenti, che differiscono per principio di funzionamento, configurazione delle porte e stato di default, sono molto importanti nelle applicazioni manifold. È necessario analizzare i vincoli specifici dell'applicazione, come il fluido, la pressione e l'ambiente, per scegliere la valvola migliore. Una scelta corretta garantirà l'affidabilità e l'efficienza del sistema e del suo controllo del fluido.