Capire i tipi di elettrovalvole: una guida completa

Che cos’è una valvola solenoide e come funziona?

Nel mondo dei sistemi di controllo, la valvola ad azionamento elettromeccanico, nota come elettrovalvola, riveste un ruolo significativo. Essa garantisce il controllo automatizzato dei fluidi. Il componente funziona come un interruttore o un deviatore che può essere controllato tramite corrente elettrica. Le elettrovalvole consentono sia di autorizzare che di modulare il flusso del fluido, la sua quantità, direzione, pressione e persino la temperatura. La bobina di filo elettrico ne costituisce il componente principale. Il flusso di corrente elettrica attraverso la bobina genera un campo magnetico (forza elettromagnetica) che sposta un'asta metallica (armatura) all'interno del corpo della valvola (tirando o spingendo). Questo movimento fa ruotare il nucleo della valvola. La rotazione del nucleo della valvola sposta l'elemento mobile che regola il flusso del fluido, controllandone così la portata. Le elettrovalvole sono dispositivi che trasformano l'energia elettrica in energia meccanica. Ciò consente il controllo remoto o l'automazione dei comandi.

Panoramica dei principali metodi di classificazione delle valvole solenoidi

Non tutte le elettrovalvole sono uguali. Si distinguono in base alle diverse condizioni di funzionamento. Conoscere i tipi di elettrovalvole è il primo passo per scegliere quella giusta, affinché il proprio sistema funzioni in modo efficiente e affidabile. Di seguito è riportata una tabella che classifica i diversi tipi di elettrovalvole, come illustrato in modo semplice in questa sede:

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

Normalmente aperto vs. Normalmente chiuso

Lo stato del solenoide della valvola quando non è alimentato (il suo stato di disalimentazione) è un aspetto fondamentale e importante nella scelta di una valvola.

Elettrovalvola normalmente chiusa (NC): come suggerisce il nome, la valvola normalmente chiusa è chiusa, ovvero i fluidi non possono passare quando la bobina non è alimentata. Il fluido scorre solo quando la bobina è alimentata. La molla oppone resistenza e la forza magnetica solleva la valvola aprendola. Questo è il tipo più comune. È ampiamente utilizzato quando la valvola deve rimanere in posizione chiusa per la maggior parte del tempo. Ad esempio, nei meccanismi di chiusura di sicurezza o nella prevenzione delle perdite.

Elettrovalvola normalmente aperta (NO): È l'opposto del tipo NC. L'elettrovalvola normalmente aperta è aperta quando la bobina non è alimentata; di conseguenza, il flusso del fluido non è ostacolato e scorre liberamente. Il flusso del fluido viene interrotto solo quando la bobina è alimentata. La forza magnetica spinge sull'anima della valvola, provocandone la chiusura. Le valvole normalmente aperte vengono utilizzate quando devono rimanere 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 lo scarico di emergenza.

Per chiarire le differenze, consulta la tabella qui sotto:

Sono le esigenze della vostra applicazione a determinare se scegliere un modello normalmente aperto o normalmente chiuso. La valvola deve essere aperta o chiusa quando non è in funzione? È un po’ come scegliere tra una porta a spinta o a trazione: entrambe consentono l’accesso, ma la scelta dipende dall’uso previsto e dalle precauzioni da adottare.

Spiegazione dei principi di funzionamento delle elettrovalvole: ad azione diretta, pilotate e a semidiretta

Il funzionamento interno di un'elettrovalvola influisce sulla sua capacità di gestire la pressione e il flusso del fluido. Influisce inoltre sulla sua velocità di reazione.

Elettrovalvole ad azione diretta: meccanismi e applicazioni

Le valvole solenoidi ad azione diretta sono il tipo più semplice. La forza elettromagnetica generata dalla bobina agisce sull’armatura collegata direttamente all’anima della valvola. Ciò consente di aprire o chiudere la valvola superando la resistenza della molla e la pressione del fluido. Si tratta di dispositivi miniaturizzati che rispondono rapidamente. Possono funzionare in assenza di differenziale di pressione. Tuttavia, la forza magnetica è limitata. Pertanto, le valvole ad azione diretta sono preferite per tubazioni di piccole dimensioni in applicazioni a bassa pressione. Per un controllo preciso di piccole quantità di fluido, le valvole ad azione diretta sono ideali, come nel caso dei dispositivi medici o degli strumenti di analisi di laboratorio.

Elettrovalvole pilotate: come la pressione ne facilita il funzionamento

Le elettrovalvole pilotate, comunemente denominate valvole ad azione indiretta o servoassistite, illustrano il principio del rapporto nel loro funzionamento. Esse non esercitano l’intera forza del flusso magnetico per aprire completamente la valvola principale. Piuttosto, la forza magnetica viene utilizzata per aprire inizialmente 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. La valvola principale viene sbloccata grazie alla pressione del fluido, che a sua volta si basa sulla differenza di pressione. Ciò consente di controllare valvole robuste con forze ridotte. Queste valvole sono in grado di sopportare pressioni enormi e portate di fluido molto elevate. Le valvole pilotate, tuttavia, necessitano di un differenziale di pressione minimo per funzionare in modo efficiente. Inoltre, il loro tempo di risposta è più lungo rispetto a quello delle valvole ad azione diretta.

Elettrovalvole a funzionamento semi-diretto: principi di miscelazione

Le elettrovalvole a funzionamento semi-diretto presentano caratteristiche sia del tipo diretto che di quello pilotato. Sono dotate di un’armatura collegata direttamente all’anima della valvola per un controllo diretto. Questa caratteristica consente loro di funzionare a una differenza di pressione pari a zero. Inoltre, dispongono di una membrana o di un pistone con un foro pilota che utilizza la pressione del fluido per facilitare l’apertura della valvola principale. Dopo l’alimentazione della bobina, l’armatura solleva fisicamente l’anima della valvola in modo diretto. Questa azione apre sia la valvola principale che l’orifizio pilota. Successivamente, si accumula una differenza di pressione all’interno del fluido. Ciò aiuta la membrana o il pistone ad aprire completamente la valvola. Presenta i vantaggi di entrambe le tipologie. Per il funzionamento non è necessaria alcuna differenza di pressione. È inoltre in grado di controllare portate e pressioni del fluido più elevate.

Per chiarire le differenze, consulta la tabella qui sotto:

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

Analisi delle diverse configurazioni delle porte: a 2 vie, a 3 vie, a 4 vie, a 5 vie

Per “vie” di un’elettrovalvola si intende il numero di attacchi di cui dispone per il collegamento alle tubazioni. Per “posizioni” si intende il numero di stati stabili in cui può trovarsi l’anima della valvola. Il numero di vie determina i percorsi che il flusso del fluido può seguire.

Valvole a due vie (2-Way): controllo semplice on/off

Le valvole a 2 vie sono il tipo più semplice di valvole. Sono dotate di due attacchi: uno di ingresso e uno di uscita. Presentano due posizioni: “aperta” e “chiusa”. La funzione principale delle valvole a 2 vie è quella 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 e si trovano comunemente ovunque.

Valvole a tre vie (3-Way): di deviazione e di miscelazione

Le valvole a tre vie (3-Way) sono dotate di tre attacchi, che consentono di modificare la direzione del fluido, di suddividerne il flusso o di miscelarlo. Ad esempio, il fluido proveniente da un attacco di ingresso può essere convogliato verso uno dei due attacchi di uscita. In alternativa, il fluido proveniente da due ingressi può essere convogliato verso un unico attacco di uscita, dove i due flussi vengono miscelati. Queste valvole sono comunemente utilizzate per la regolazione dei cilindri a semplice effetto o per deviare i percorsi del fluido.

Valvole a quattro vie (4-Way): controllo dei cilindri a doppio effetto

Le valvole a 4 vie sono dotate di quattro attacchi che consentono di comandare cilindri a doppia pressione minima e altre attrezzature che utilizzano due attacchi di lavoro. Le valvole a 4 vie sono inoltre in grado di convogliare il fluido verso entrambe le estremità del cilindro, consentendo al pistone di muoversi verso l’alto e verso il basso.

Valvole a cinque vie (5-Way): comunemente utilizzate nei sistemi pneumatici

Come suggerisce il nome, le valvole a 5 vie hanno cinque attacchi. Sono utilizzate nella maggior parte dei sistemi pneumatici, in particolare per il controllo dei cilindri a doppio effetto. Come le valvole a 4 vie, anche queste modificano la direzione del fluido; tuttavia, quelle a 5 vie dispongono di due attacchi di scarico, consentendo un migliore controllo della velocità di scarico. Ciò risulta utile in alcune applicazioni in cui la precisione è fondamentale rispetto alla velocità e al posizionamento del pistone.

Scegliere il numero di vie è come scegliere uno snodo stradale. Dipende da quante “strade” per il flusso del fluido è necessario gestire e da come si desidera indirizzare il “traffico” del fluido.”

Per chiarire le differenze, consulta la tabella qui sotto:

Applicazioni delle elettrovalvole in diversi settori industriali

Le elettrovalvole si trovano praticamente ovunque. Sono indispensabili sia nella tecnologia moderna che nella vita di tutti i giorni. Infatti, possono essere presenti sia in elettrodomestici come le lavatrici, sia in processi industriali altamente sofisticati. Tra i principali campi di applicazione figurano:

• Automazione industriale: la robotica e le linee di produzione automatizzate richiedono il controllo di liquidi e gas per diverse applicazioni. 
• Sistemi HVAC: regolazione del flusso di fluido o di acqua calda al fine di controllare la temperatura. 
• Trattamento delle acque: regolamentazione delle fonti idriche e delle sostanze chimiche aggiunte per varie applicazioni. 
• Apparecchiature mediche: controllo dell'erogazione di gas e liquidi. 
• Agricoltura: sistemi di irrigazione automatizzati. 
• Veicoli: gestione dell'impianto di alimentazione, dell'impianto di scarico, ecc.

Come scegliere l'elettrovalvola giusta: fattori chiave di selezione

Affinché un sistema funzioni in modo stabile e affidabile, è fondamentale scegliere l’elettrovalvola giusta. Non si tratta solo di una questione di tipo. È necessario considerare contemporaneamente ogni singolo componente. È un po’ come quando un sarto realizza un capo di abbigliamento sulla base di misure precise: ogni punto deve essere cucito su misura e la vestibilità deve essere perfetta. È necessario optare per un tipo specifico in base alle circostanze concrete.

• Compatibilità con i fluidi (tipo, temperatura, viscosità): il tipo e la temperatura del fluido (che si tratti di fluidi corrosivi, acqua, gas o altro), insieme alla sua viscosità, influenzano la scelta delle guarnizioni e del materiale del corpo valvola. L’utilizzo di un materiale inadeguato comporta 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 requisiti specifici, è possibile progettare materiali su misura. Ciò garantisce un funzionamento ottimale della valvola in presenza dei fluidi contenuti, prolungandone al contempo la durata.
• Pressione, portata del fluido e dimensione dell’orifizio: la pressione del sistema e la portata del fluido richiesta determinano quale principio di funzionamento della valvola sia più adatto (diretto, pilotato o semidiretto). Inoltre, determinano la dimensione corretta dell’apertura interna (dimensione dell’orifizio). Una pressione insufficiente può impedire l’apertura di una valvola pilotata. Una pressione eccessiva può danneggiare la valvola. La portata del fluido richiesta influisce direttamente sulla scelta della dimensione dell’orifizio.
• Specifiche elettriche (tensione, potenza, frequenza): La bobina del solenoide richiede una tensione (CA o CC) e una potenza ben definite per funzionare correttamente. Anche la potenza erogata dal sistema di controllo deve essere in linea con i requisiti della valvola. Una potenza non conforme ai requisiti comporta il guasto della bobina e problemi alla valvola. Questi aspetti, insieme a numerose personalizzazioni, sono elementi che gli ingegneri di VINCER prendono in considerazione. Sono persino in grado di ottimizzare il design della bobina per ridurre il consumo energetico. Ciò contribuisce al risparmio energetico del vostro sistema.
• Dimensioni delle porte e tipo di collegamento: le dimensioni delle porte di collegamento della valvola e il tipo di collegamento (ad esempio filettato, flangiato, a morsetto) devono essere compatibili con il proprio sistema di tubazioni.
• Ambiente operativo e certificazioni (ad es. grado di protezione IP, antideflagrante): il luogo in cui si intende installare la valvola (ad esempio, in ambienti interni, esterni, con stelo a vista, in presenza di polvere o in aree a rischio di esplosione) influisce sul suo livello di protezione (grado di protezione IP) e sulla necessità o meno che sia antideflagrante. VINCER possiede le certificazioni ISO 9001, CE, RoHS, SIL e FDA. I suoi prodotti sono conformi a numerosi standard internazionali riconosciuti. L’azienda punta ad ottenere la certificazione ATEX, il che significa che le sue valvole possono essere impiegate in diversi settori industriali e funzionare in ambienti difficili.
• Tempo di risposta e durata: Alcune applicazioni richiedono un’apertura o una chiusura molto rapida della valvola (ad esempio, commutazioni veloci o misure di sicurezza). Tali procedure richiedono la verifica della velocità di risposta (tempo di risposta). Inoltre, se la valvola viene utilizzata frequentemente, deve essere in grado di sopportare numerose ripetizioni (durata).

VINCER vanta oltre dieci anni di esperienza. L’azienda dispone di un team di ingegneri esperti e valuta le esigenze dei clienti da otto diversi punti di vista: diametro, temperatura, pressione, standard di collegamento, ecc. Questo approccio, più dettagliato rispetto a quello di molti altri operatori, consente a VINCER di offrire la soluzione migliore in materia di valvole. In questo modo si prevengono tempestivamente i problemi derivanti da scelte errate, consentendo ai clienti di risparmiare notevoli costi nascosti.

Problemi ricorrenti e soluzioni nelle applicazioni delle elettrovalvole

Anche quando si sceglie la valvola giusta, possono verificarsi dei problemi durante l'uso delle elettrovalvole. Tuttavia, per la maggior parte dei problemi esistono delle soluzioni.

• Diagnosi dei problemi alle bobine: uno dei problemi principali è il guasto o la bruciatura di una bobina. Ciò tende a verificarsi a causa di una tensione di alimentazione errata, di tempi di alimentazione eccessivi e di un surriscaldamento esterno eccessivo. Per risolvere questo problema, controllare l'alimentazione e misurare la resistenza della bobina.
• Risoluzione dei problemi di perdita: la perdita di determinati fluidi rappresenta un grave rischio se non viene risolta. Le perdite esterne possono verificarsi a causa di un’installazione non corretta oppure, dopo l’installazione, a causa di un danneggiamento dell’estremità distale della valvola o di guarnizioni inefficaci. Anche fluidi non corrosivi e inerti, ma non compatibili con il componente, possono causare un deterioramento dannoso. Per risolvere le perdite, utilizzare materiali e guarnizioni resistenti per ripristinare il funzionamento della valvola.
• Prevenzione ed eliminazione degli intasamenti: lo sporco o i residui presenti nel fluido possono ostruire le parti interne della valvola. Per evitare che ciò accada, utilizzare un filtro a monte della valvola. Inoltre, pulire regolarmente la valvola.
• Risoluzione dei problemi in caso di funzionamento lento o irregolare: se la valvola è lenta o non funziona in modo fluido, la causa potrebbe essere una bassa pressione del fluido (nel caso delle valvole pilota), variazioni di tensione, attrito tra le parti interne o un piccolo ostruzione.
• Migliori pratiche di manutenzione: per garantire che le valvole funzionino a lungo, è necessario effettuare regolarmente controlli, pulizie e sostituzioni delle parti usurate, come le guarnizioni. 

VINCER offre servizi post-vendita professionali che aiutano i clienti a risolvere eventuali problemi. L’azienda mette a disposizione consulenze telefoniche e online. Inoltre, fornisce gratuitamente i pezzi di ricambio. 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 la tecnologia delle elettrovalvole sta registrando progressi. Sta diventando più intelligente, più efficiente e più rispettosa dell'ambiente. Si prevedono sviluppi futuri nei seguenti ambiti:

• Elettrovalvola intelligente con integrazione IoT: ciò comporta la loro installazione con funzionalità di rete e sensori. Consente il monitoraggio remoto, l’anticipazione dei problemi e il controllo remoto, trasformandole in ‘punti intelligenti’ per i sistemi.
• Riduzione delle dimensioni e cambiamento dei materiali utilizzati: lo sviluppo di nuovi materiali idonei a resistere a condizioni estreme, riducendo al contempo il peso e le dimensioni complessive delle valvole.
• Maggiore efficienza energetica: valvole alimentate a serpentina ottimizzate e riduzione complessiva del consumo energetico durante il funzionamento.

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

VINCER non offre solo una valvola, ma una partnership basata sull’esperienza. Le promesse di VINCER superano le aspettative, poiché l’azienda fornisce analisi approfondite, strategie intelligenti, attrezzature di qualità a prezzi ragionevoli e garantisce un’assistenza tempestiva e un supporto completo post-vendita. È così che VINCER mantiene la promessa di offrire un valore imbattibile ai propri clienti.

Conclusione

Conoscere i diversi tipi di elettrovalvole è fondamentale per il controllo dei fluidi. Questi componenti, che si differenziano per principio di funzionamento, configurazione delle porte e stato predefinito, rivestono un ruolo fondamentale nelle applicazioni con collettori. È necessario analizzare i vincoli specifici dell’applicazione, quali il fluido, la pressione e l’ambiente, al fine di individuare la valvola più adatta. Una scelta corretta garantirà l’affidabilità e l’efficienza del sistema, nonché del controllo dei fluidi.