Valvole Direzionali Idrauliche: Funzionamento e Tipologie

Le valvole sono dispositivi meccanici progettati per controllare il flusso di un fluido sia in fase liquida che gassosa. Esistono diverse tipologie di valvole, ognuna con specifiche funzioni e applicazioni.

Tipologie di Valvole

In generale, possiamo distinguere tra:

Valvole di intercettazione: Consentono solo il completo passaggio del fluido oppure il suo arresto, senza possibilità di regolazioni intermedie. Sono utilizzate, per esempio, per isolare componenti che vengono attivati solo in determinate circostanze o sono in manutenzione.
Valvole di regolazione: Consentono, invece, la regolazione della portata o della pressione del fluido grazie ad otturatori che possono assumere qualsiasi posizione intermedia.
Valvole speciali: Tra queste si trovano le valvole di non ritorno o unidirezionali e le valvole di sicurezza.

Valvole di Sicurezza

Le valvole di sicurezza sono usate soprattutto per evitare sovrapressioni negli impianti, ma anche per proteggere le membrane delle pompe.

Valvole di Non Ritorno o Unidirezionali

Il dispositivo viene progettato in modo tale da interrompere meccanicamente il fluido quando esso percorre le condotte nella direzione opposta a quella desiderata. Solitamente vengono utilizzate per prevenire all’interno del sistema i ritorni di fluido che potrebbero danneggiare componenti degli impianti.

Le valvole unidirezionali sono valvole che consentono il passaggio del fluido in una sola direzione. Il principio fisico che ne regola il meccanismo di funzionamento è altrettanto semplice: quando la pressione del fluido a valle supera quella a monte, l’otturatore, cioè l’elemento mobile della valvola, si posiziona in modo da chiudere la valvola e impedire il passaggio del fluido in senso contrario a quello stabilito. È a questo che servono le valvole di ritegno, chiamate anche valvole di non ritorno o antiriflusso.

All’interno di questa definizione generale rientrano però modelli differenti che sono specifici per le diverse applicazioni. L’installazione di una valvola unidirezionale è molto diffusa nei sistemi fognari perché blocca la risalita delle acque reflue all’interno delle abitazioni. La valvola viene posizionata tra lo scarico e la rete fognaria esterna, spesso in un pozzetto dove sia possibile intervenire per un’eventuale manutenzione. Per questa applicazione si preferisce utilizzare valvole unidirezionali a palla che non necessitano di particolari manutenzioni e sono autopulenti.

Una valvola unidirezionale può essere una soluzione per contrastare il temuto colpo d’ariete. Le pericolose onde di sovrappressione, che si generano quando si chiude improvvisamente una valvola, possono danneggiare sia i componenti elettromeccanici dell’impianto come le elettropompe, sia le tubature. Per questo è opportuno installare una valvola unidirezionale a protezione della pompa e ripetere l’installazione anche lungo la condotta. Le valvole unidirezionali adatte per questa applicazione sono le valvole a molla e battente; in caso di problemi di spazio, si può optare anche per le valvole a disco che possono essere installate tra le flange.

Le valvole unidirezionali funzionano come valvole di fondo quando vengono installate nelle condotte di aspirazione. Il loro compito è quello di impedire lo svuotamento delle tubazioni quando l’impianto di pompaggio è a riposo. Quando il sistema si arresta, infatti, il fluido tenderebbe a tornare indietro per gravità, ma la valvola di fondo montata in aspirazione si chiude per azione della pressione del fluido sulla molla impedendone la fuoriuscita. In questo modo, al momento del riavvio del sistema di pompaggio, si eviterà il rischio della marcia a secco che provoca un dannoso surriscaldamento di alcune parti della pompa.

Valvole Oleodinamiche

Le valvole oleodinamiche sono dispositivi essenziali nei sistemi oleodinamici, progettati per controllare e regolare il flusso del fluido idraulico all’interno di un circuito. Tra queste, troviamo:

Valvole di controllo della pressione: Progettate per gestire la pressione all’interno del sistema oleodinamico, mantenendola entro limiti di sicurezza. Queste valvole proteggono il circuito da eventuali sovrapressioni che potrebbero danneggiare i componenti.
Valvole di controllo del flusso: Regolano la quantità di fluido che scorre all’interno del sistema. Questo tipo di valvola è essenziale per controllare la velocità degli attuatori, come cilindri e motori idraulici, e garantire operazioni precise e sicure.
Valvole di controllo direzionale: Determinano il percorso che il fluido idraulico segue all’interno del sistema. Queste valvole dirigono il fluido verso specifici attuatori, controllando i movimenti e le operazioni del sistema oleodinamico.

Le valvole oleodinamiche sono largamente utilizzate nei settori industriali per alimentare e controllare macchinari pesanti. Nei veicoli da costruzione, come escavatori e gru, le valvole oleodinamiche gestiscono il flusso e la pressione del fluido per azionare bracci, benne e altri componenti mobili.

I condotti collegano la centrale di compressione o la pompa di alimentazione alle varie macchine utilizzatrici, rotanti o alternative. Le valvole direzionali (distributori) hanno invece 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.

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

Le valvole oleodinamiche intervengono a stabilire il flusso di aria compressa o di olio e possono svolgere diverse funzioni. Si parla di controllo della direzione, quando stabiliscono il percorso del flusso. Oltre a questa distinzione di base, se ne possono individuare delle altre. Le valvole direzionali funzionano da regolatori del flusso d'aria o di olio.

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.

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). 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.

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.

Parametri di Scelta delle Valvole

Nella scelta di una valvola, è fondamentale considerare diversi parametri:

Tipologia di otturatore: Determina la curva caratteristica della valvola, ovvero la variazione di portata in funzione della corsa dell’otturatore.
Diametro nominale del seggio: Viene individuato attraverso tabelle tecniche, noti il tipo di otturatore e il coefficiente di portata (CV).
Materiale: Dovrà essere adatto all’ambiente di esercizio.

Tipologie di Otturatore

Otturatore a piattello: L’incremento della portata avviene quasi esclusivamente nella prima porzione di apertura dell’otturatore, dopo di che ulteriori incrementi della corsa determinano aumenti di portata quasi trascurabili. Per questo motivo l’otturatore a piattello viene anche detto “otturatore ad apertura rapida”.
Otturatore a caratteristica lineare: Si ottiene la linearità tra la corsa dell’otturatore e la portata, che quindi risulta proporzionale al grado di apertura della valvola.
Otturatore a caratteristica equi-percentuale: Ad uguali incrementi della corsa di apertura corrisponde una percentuale costante di aumento della portata a parità di pressione differenziale. Gli otturatori equi-percentuali vengono usati nelle applicazioni in cui la perdita di pressione del fluido viene prevalentemente assorbita dall’impianto e solo una piccola percentuale di essa rimane disponibile nella valvola; sono consigliati anche quando la portata è fortemente variabile o la pressione differenziale nella valvola subisce ampie fluttuazioni.

Valvola a Sfera

Una delle valvole più usate in ambito industriale è la valvola a sfera. Questa valvola è caratterizzata da un otturatore a forma sferica dotato di un’apertura, generalmente circolare, che ha sezione costante lungo tutta la direzione di passaggio del flusso. Infine il problema del ristagno del fluido nell’otturatore è stato risolto grazie alla realizzazione di una valvola con un foro praticato nella sfera interna che evita depositi di liquidi quando la valvola viene chiusa.

Scegliere le valvole direzionali, le valvole limitatrici di pressione o il regolatore di portata appropriato sarà semplice con il supporto dei nostri esperti.

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