Valvola di Regolazione di Portata Idraulica: Funzionamento e Applicazioni
Le valvole regolatrici permettono di variare uno dei due parametri fondamentali dell’aria compressa che sono la portata e la pressione. Nei cilindri la prima influenza la velocità del movimento dello stelo, la seconda fa variare la forza esercitata.
Valvole a Sfera
La sfera è dotata di un’apertura, generalmente circolare, che ha sezione costante lungo tutta la direzione di passaggio del fluido di processo. La sfera ruota contro gli anelli di tenuta che forniscono una chiusura ermetica tra la sfera e il corpo.
Questo elemento finale di controllo è particolarmente adatto nel caso di liquidi fangosi o contenenti particelle solide che andrebbero a intasare altri tipi di valvole regolatrici di portata. Può essere usata con tutte le tipologie di fluidi, liquidi, gas e vapori, siano essi puliti o sporchi.
Per i motivi sopra citati e per il suo costo relativamente basso, la valvola a sfera è utilizzata con successo in molte applicazioni, ma di norma non consente una regolazione particolarmente precisa. Inoltre una valvola con apertura dello stesso diametro del tubo nel quale è installata ha un coefficiente di flusso maggiore rispetto ad una valvola a sfera nella quale si ha una riduzione di diametro della sezione di passaggio del fluido di processo.
Valvole a Membrana
Un’altra importante tipologia di valvola di regolazione e controllo è quella della valvole a membrana. Per questo motivo le valvole a membrana hanno una limitata capacità di variare l’apertura per regolare la portata.
Coefficiente di Portata
Per definire il coefficiente di portata è necessario partire dal Teorema di Bernoulli. A parità di dimensioni, il coefficiente di portata dipende solo dalla geometria del corpo e delle parti interne. Se una valvola dovrà rimanere la maggior parte del tempo aperta, probabilmente dovrebbe essere utilizzata una valvola con basse perdite di carico in modo da salvare energia.
Caratteristiche di Regolazione
Esistono due caratteristiche distinte: la caratteristica inerente e la caratteristica installata. La caratteristica installata è la relazione tra portata attraverso la valvola e corsa dell’otturatore nelle condizioni di esercizio a valvola installata, supposto costante il ∆P dell’intero sistema.
Come espresso precedentemente esistono tre tipi di caratteristiche di regolazione, che si ottengono sagomando opportunamente la geometria dell’otturatore, e, di conseguenza, quella della sede di tenuta:
- quadrata: per piccoli valori della Y si raggiungono alti valori di Q.
- esponenziale o a percentuale costante: per uguali spostamenti dello stelo si hanno variazioni percentuali costanti della portata. A uguale spostamento dello stelo la variazione di Q è proporzionale al valore stesso di Q.
Per questo motivo, è possibile sagomare opportunamente la geometria dell’otturatore in modo da garantire una determinata regolazione della valvola.
Valvole Pneumatiche
Il tipo di valvola è subordinato all’impianto pneumatico. I fattori importanti sono la funzione da eseguire, il tipo di pilotaggio e l’attacco. Le valvole impiegate nella pneumatica servono innanzitutto per il comando.
Per poter comandare occorre energia, cercando di realizzare il massimo effetto con un consumo minimo, di passaggio. Come vie si considerano: attacchi alla rete di aria compressa, deviazioni per gli utilizzatori e aperture di scarico. I cosiddetti rubinetti dl intercettazione fanno parte delle valvole a due vie poiché essi hanno un attacco per l’alimentazione (1° via) ed un attacco per l’utilizzazione (2° via).
Valvole 3/2
Una valvola 3/2 è dotata di tre porte d’aria su due posizioni. Le due posizioni si riferiscono a due diverse posizioni di lavoro (ON, OFF) del nucleo dell’elettrovalvola pneumatica. Il nucleo della valvola controlla diversi passaggi di fluido quando la valvola guadagna e perde potenza.
Il corpo della valvola pneumatica ha tre porte, cioè A, P e T, di cui una (P) è per l’ingresso e due (A & T) sono per l’uscita: una delle uscite è normalmente aperta e l’altra è normalmente chiusa. Le valvole 3/2 possono essere suddivise in modalità normalmente chiusa e normalmente aperta.
Una valvola a 2 posizioni e 3 vie normalmente chiusa prevede che la circolazione del fluido sia inibita quando la bobina non è alimentata (l’ingresso e l’uscita sono chiusi), o che A e P siano scollegati ad alimentazione spenta e A e T siano collegati con l’alimentazione accesa. Una valvola a 2 posizioni e 3 vie normalmente aperta prevede che la circolazione del fluido sia permessa quando la bobina non è alimentata, o che A e P siano collegati con alimentazione spenta.
Le valvole a 3/2 vie possono essere progettate in diversi modi. Il meccanismo di tenuta delle valvole può essere un otturatore o una spola. Nelle valvole ad azionamento diretto, l’otturatore è mosso direttamente dall’attuatore.
Nella progettazione di una valvola 3/2 è necessario considerare le condizioni di lavoro l’ambiente di un sistema pneumatico. In presenza di sostanze aggressive il corpo della valvola e le guarnizioni devono essere resistenti alla corrosione. Una tipica applicazione per una valvola 3/2 è l’azionamento di un cilindro a semplice effetto.
Un cilindro a semplice effetto ha una porta pneumatica per riempire e svuotare una camera d’aria. Il cilindro si muove in una direzione riempiendo la camera d’aria e torna indietro grazie alla forza di una molla. Le valvole a 3/2 vie sono adatte per applicazioni di soffiaggio, rilascio della pressione e vuoto.
Mec Fluid 2
Mec Fluid 2 progetta e produce un’ampia gamma di valvole ed elettrovalvole adatte anche per applicazioni che richiedono alte portate. Il focus principale di Mec Fluid fa riferimento a valvole ed elettrovalvole per vuoto diretto.
Le valvole sono caratterizzate dal DN (diametro nominale), il quale rappresenta la dimensione del passaggio delle vie dei corpi delle valvole. Altro parametro caratteristico è la pressione massima (PN) che il corpo della valvola può sopportare; questa dipende fondamentalmente dal materiale impiegato.
Scelta del Servomotore (Attuatore)
La scelta dell’attuatore è influenzata dalla massima pressione d’esercizio e dal coefficiente di portata calcolato Kv.
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