Valvola Idraulica Elettrica: Funzionamento, Tipi e Applicazioni

Le valvole idrauliche elettriche, spesso chiamate elettrovalvole, sono componenti essenziali nei sistemi oleodinamici e pneumatici. Esse regolano il flusso di fluidi come olio, acqua o aria compressa, consentendo il controllo preciso di attuatori e altri dispositivi.

Funzionamento delle Valvole Idrauliche

Le valvole direzionali (distributori) hanno il compito di dirigere il flusso di olio nel cilindro o nel motore per realizzare i movimenti nelle direzioni che occorrono. Per accelerare o rallentare i flussi interviene il regolatore di portata detto anche valvola regolatore di flusso. Esse in oleodinamica si occupano della velocità e della regolamentazione del carico di un attuatore.

Nelle valvole direzionali è installato in pratica sempre un elemento mobile come una spola o un cursore, un otturatore o una sfera.

Tipi di Valvole Idrauliche

Esistono numerosi modelli di valvole a solenoidi, ognuno progettato per specifiche applicazioni. Comprendere le diverse tipologie è fondamentale per scegliere la valvola ideale.

Valvole Unidirezionali

Si possono ottenere modifiche sui flussi in un solo senso (con un ritorno nel tragitto opposto libero) attraverso un regolatore di portata unidirezionale che impedirà il passaggio degli olii in senso contrario. Abbiamo a disposizione valvole unidirezionali di non ritorno di differenti tipologie: in linea in acciaio al carbonio con tenuta a pistone e al carbonio con tenuta a sfera etc.

Elettrovalvole a Due Vie

Le elettrovalvole a due vie sono tra i tipi più semplici disponibili: in sostanza, controllano semplicemente una porta di ingresso e una di uscita che aprono o chiudono ogni volta che ricevono il segnale elettrico. Sono disponibili nelle varietà "normalmente aperte" e "normalmente chiuse" a seconda che le applicazioni richiedono che il flusso sia limitato o abilitato nelle condizioni standard.

Elettrovalvole a Tre Vie

Le elettrovalvole a tre vie hanno tre porte di ingresso/uscita e due valvole sigilli, uno dei quali sarà sempre aperto mentre l’altro sempre chiuso durante la modalità normale (inattiva). In risposta ad un input elettrico, lo stato aperto/chiuso di queste due valvole viene invertito, consentendo il controllo di varie operazioni della valvola.

Valvole Regolatrici

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.

Come Scegliere un'Elettrovalvola

Scegliere le valvole direzionali, le valvole limitatrici di pressione o il regolatore di portata appropriato sarà semplice con il supporto degli esperti. Esistono numerosi modelli di valvole a solenoidi e questo da un lato consente di poter trovare la valvola ideale, quella con esattamente tutte le caratteristiche necessarie all’utilizzo cui è destinata, d’altro canto tanta offerta può generare un po’ di confusione, almeno a prima vista.

Quando si sta scegliendo un’elettrovalvola è importante osservare i seguenti requisiti:

Portata: una valvola troppo grande o sovralimentata non sarà conveniente e rischia di sprecare fluidi mentre una valvola troppo piccola o sottodimensionata non sarà in grado di fornire un corretto funzionamento dell’impianto.
Compatibilità col fluido: è importante scegliere sempre la valvola adatta al fluido col quale dovrà lavorare (acqua, aria, vapore, oli, carburante, o qualsiasi altro mezzo).
Pressione: La pressione di deve essere bilanciata con i requisiti di sistema per prestazioni ottimali.
Temperatura.
Tipo di montaggio.

Seguire le linee guida dei produttori è comunque una buona pratica al fine di validare i requisiti minimi (o massimi necessari). L’acquisto di una valvola i cui parametri operativi espressi siano pari o leggermente superiori, è solitamente un buon approccio, ma attenzione a non eccedere. Pena, il sistema nel quale la valvola viene installata potrebbe non rispondere nel modo ottimale ed essere causa di altri problemi.

Tipi Operativi e Funzionali

I solenoidi in vendita oggi offrono caratteristiche specifiche nelle seguenti aree:

Elettrovalvola per gas
Elettrovalvola per acqua
Elettrovalvola per aria compressa
Elettrovalvola pneumatica
Elettrovalvola per alta pressione

All’interno delle macro categorie qui sopra elencate vi è poi una vasta gamma di tipi operativi e funzionali.

Di seguito, ti presentiamo una breve panoramica di alcune specifiche fondamentali che un’acquirente dovrebbe sempre considerare per una corretta scelta:

Elettrovalvole a comando diretto: il solenoide sollecitato agisce direttamente sul pistone o sull’armatura della valvola e pertanto la capacità di limitare o abilitare il flusso dipende dalla potenza nominale del componente;
Elettrovalvole pilotate: l’apertura o la chiusura della valvola è alimentata dall’energia immagazzinata nel fluido o nel gas pressurizzato. Ciò avviene attraverso una particolare valvola ad azione diretta che reagisce al bilanciamento della pressione su entrambi i lati dell’attuatore (spesso un diaframma). Così facendo i solenoidi possono essere pilotati internamente o esternamente. Le elettrovalvole pilotate internamente tendono ad essere utilizzate per sistemi a pressione più elevata mentre quelle pilotate esternamente si basano su un componente terzo, come una molla o un'armatura, che spinge o tira la valvola/diaframma nella direzione richiesta, lavorando in combinazione con differenziali di pressione generalmente più bassi.

Modelli comuni di funzionamento di controllo delle valvole

Normalmente chiuso
Normalmente aperto
Doppi solenoidi
Valvola di controllo elettronica (PWM)

Modelli comuni di meccanismo interno delle valvole:

A fungo
Diaframma
A spola

Elettrovalvola a Comando Diretto o Elettrovalvola Servoassistita?

Le elettrovalvole servoassistite sfruttano la differenza di pressione tra il fluido a monte e quello a valle per aprirsi e chiudersi. Questi dispositivi, di conseguenza, possono essere usati solo qualora il fluido scorra sempre in una sola direzione. La bobina viene utilizzata in questo caso per dare il segnale di apertura o chiusura e non richiede un’elevata potenza elettrica.

Le elettrovalvole ad azionamento diretto non hanno bisogno di una differenza di pressione per funzionare. La loro bobina, infatti, agisce direttamente sul diaframma della valvola o sulla valvola stessa, ma il loro consumo di energia è decisamente maggiore.

Quando Utilizzare un'Elettrovalvola?

Le elettrovalvole sono dispositivi in grado di consentire o impedire il flusso di un liquido o di un gas. Alcuni modelli consentono inoltre di regolare tale flusso. Le applicazioni di questi dispositivi sono molteplici, e vanno dal controllo delle valvole di arresto di emergenza e delle tradizionali valvole di processo, come quelle che fanno parte dei sistemi di protezione contro la sovrapressione, alle valvole per sistemi antincendio.

Uno dei vantaggi delle elettrovalvole rispetto alle valvole classiche è che il loro principio di funzionamento garantisce un tempo di risposta molto rapido. - In alcuni casi particolari, ad esempio nelle presse industriali. In questo caso specifico sarà opportuno optare per un modello a doppio corpo perché un guasto dell’elettrovalvola potrebbe comportare un rischio di incidente.

Come Dimensionare un'Elettrovalvola?

Per dimensionare correttamente un’elettrovalvola, è necessario conoscere la portata, la quale permette di calcolare il coefficiente di flusso, detto anche fattore di portata (Kv). Il coefficiente di flusso è un valore teorico che indica il volume d’acqua a temperatura ambiente che, in un minuto di tempo, può scorrere attraverso l’elettrovalvola mantenendo una caduta di pressione di 1 bar.

Inoltre, per definire la caduta di pressione dell’elettrovalvola, è necessario conoscere la pressione di ingresso e determinare la pressione di uscita.

Le elettrovalvole a 3 vie vengono impiegate invece soprattutto nella regolazione di un circuito. Nella maggior parte dei casi, al fine di garantire la miscelazione di due fluidi a flusso costante, questi dispositivi vengono raccordati a due tubi ingresso e ad uno in uscita. In certi casi, però, le elettrovalvole a tre vie vengono raccordate a un tubo di ingresso e due tubi di uscita.

Attenzione! Alcuni distributori pneumatici e idraulici sono simili alle elettrovalvole, ma il loro principio di funzionamento è diverso.

Innovazione: Il Sistema FlexWork

E’ proprio la soluzione che usa valvole elettro-idrauliche sviluppata presso gli Swiss Federal Laboratories For Materials, Science and Technology (Empa). Il FlexWork promette di regolare liberamente sia l’alzata sia la fasatura con un meccanismo descritto come “robusto ed economico”. Questa tecnologia dovrebbe riuscire a ridurre fino al 20% il consumo di carburante nelle condizioni di basso carico del motore che, in effetti, sono quelle più frequenti.

Il movimento delle valvole è ottenuto con un pistoncino idraulico i cui spostamenti sono controllati da una valvola azionata elettricamente da un solenoide. Quando il segnale di controllo scorre nel solenoide la valvola si apre e il fluido idraulico aziona il pistoncino che muove la valvola del motore. Quando il segnale di controllo viene interrotto il pistoncino torna indietro grazie alla consueta molla valvola.

Come fanno altri sistemi, anche l’Empa FlexWork permette di fare a meno della valvola a farfalla ma promette vari altri vantaggi. Un motore senza alberi a camme risparmia energia perché si elimina molto attrito: quello che si genera per farli ruotare (catena, cinghia e relativi tenditori non ci sono) così come le classiche punterie e i bilancieri.

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