Valvola Regolatrice di Pressione Idraulica: Funzionamento e Tipologie

Le valvole oleodinamiche rappresentano una componente fondamentale in un sistema oleodinamico, in quanto permettono di regolare la portata dei flussi in modo corretto. Approfondiamo le differenti tipologie di valvole oleodinamiche utilizzate sia per la regolazione che la distribuzione dell’energia.

Funzionamento Generale e Componenti

La trasformazione dell’energia avviene attraverso una pompa che va a regolare la velocità del fluido trasformando l’energia meccanica in energia idraulica. La pompa avrà il compito di tutelare la tenuta tra la mandata e l’aspirazione. Tali condotti stabiliscono collegamenti tra la pompa di alimentazione e la centrale di potenza e le macchine rotanti, utilizzatrici oppure alternative. Le macchine eseguono il proprio compito sfruttando l’energia prodotta dalla pressione che il fluido genera. È per questa ragione che gli esperti del settore oleodinamico ritengono fondamentale la potenza degli impianti.

Le valvole direzionali, chiamate anche distributori, invece, convogliano l’olio nel motore o nell’apposito cilindro eseguendo quei movimenti necessari per far funzionare correttamente l’intero meccanismo. Il rallentamento o l’accelerazione dei flussi viene permesso dal regolatore di portata, meglio conosciuto come valvola regolatrice di flusso, che ha la funzione di regolare e rendere più rapido il carico dell’attuatore.

Tipologie di Valvole Regolatrici

Le valvole regolatrici, per esempio, determinano quantità costanti di portata rendendo possibile la regolazione delle velocità, attraverso l’impostazione dei valori, ad es. Le valvole regolatrici di portata sono dispositivi quindi utilizzati per regolare il flusso all'interno di un impianto oleodinamico, ridurre o aumentare una qualsiasi portata a valori desiderati.

Valvole Regolatrici di Flusso

Il regolatore di flusso più diffuso e semplice è quello bidirezionale che controlla i flussi in pratica in entrambe le direzioni. Il regolatore di flusso in oleodinamica nella sua versione più semplice è costituito da un restringimento a sezione fissa. Quando in oleodinamica si ha l’esigenza quindi di far circolare il flusso solo in una direzione sono utilizzate le valvole regolatrici 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.

Valvole CETOP

Vi sono poi le valvole oleodinamiche regolatrici CETOP il cui sistema di “normalizzazione”, fissa gli standard dimensionali per la Pneumatica e l'Oleoidraulica. Le valvole bidirezionali CETOP a piastra prodotte da Tognella permettono per esempio un’ottima resa nella regolazione del flusso in entrambi i sensi. Esse si presentano dotate di uno spillo che se adeguatamente configurato consente di ottenere grande linearità di flusso nell’apertura e una regolazione impeccabile e accurata sulla portata caratteristica. Questo avviene per la presenza del doppio sistema decimale presente sulla manopola e grazie ad un anello metallico con scala numerica graduata che permette di individuare, con velocità agli addetti al settore, le condizioni di flusso e pressione.

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. 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. La sfera ruota contro gli anelli di tenuta che forniscono una chiusura ermetica tra la sfera e il corpo.

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.

Valvole By-pass

La valvola by-pass è un componente che permette il deflusso di fluido in un sistema secondario quando la pressione supera un certo valore preimpostato. Il corpo valvola è la parte principale che regola il flusso di acqua. Il pistone e la molla sono responsabili di aprire o chiudere la valvola in base alla pressione dell'acqua. Durante l’utilizzo dell’idropulitrice, la valvola by-pass funziona in modo continuo per mantenere una pressione costante nel sistema. Quando si attiva l'idropulitrice e si inizia a spruzzare acqua, la pressione aumenta gradualmente.

Per via della sua funzione di regolazione, la valvola by-pass è largamente utilizzata nelle idropulitrici e la sua applicazione pratica è evidente in diverse situazioni. Ad esempio, quando si utilizza l'idropulitrice per pulire una superficie delicata, come un'auto o una finestra, è fondamentale ridurre la pressione dell'acqua per evitare danni.

Caratteristiche e Coefficienti

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. 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. 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.

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. 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.

Le caratteristiche principali sono:

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.

Valvole 3/2 vie

Una valvola 3/2 vie ha tre porte e due posizioni che possono essere azionate pneumaticamente, meccanicamente, manualmente o elettricamente tramite un’elettrovalvola. 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.

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