Valvole Idrauliche: Funzionamento e Tipologie

Le valvole idrauliche sono componenti fondamentali negli impianti in cui si veicola acqua o olio, svolgendo diverse funzioni per stabilire e controllare il flusso. Esse in oleodinamica si occupano della velocità e della regolamentazione del carico di un attuatore.

Funzioni delle Valvole Idrauliche

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.

• Intercettazione del flusso: Sono valvole utilizzate o in posizione completamente aperta o in posizione completamente chiusa. In caso contrario si manifestano fenomeni di danneggiamento che possono portare al cedimento del componente.
• Regolazione del flusso: Sono complementari ed antitetiche alle precedenti.

Sulla base di queste funzionalità è facile intuire l’importanza della scelta corretta della valvola per i fini che si vogliono ottenere.

Tipologie di Valvole Idrauliche

Sul mercato troverete diversi tipi di valvole, ognuno con caratteristiche, applicazioni e funzioni proprie. Oltre a questa distinzione di base, se ne possono individuare delle altre.

Valvole Direzionali

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. Nelle valvole direzionali è installato in pratica sempre un elemento mobile come una spola o un cursore, un otturatore o una sfera. Le valvole direzionali funzionano da regolatori del flusso d'aria o di olio.

Valvole Regolatrici di Portata

Per accelerare o rallentare i flussi interviene il regolatore di portata detto anche valvola regolatore di flusso. 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.

Valvole Unidirezionali

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. 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.

Elettrovalvole Oleodinamiche

Un’elettrovalvola oleodinamica è un dispositivo che utilizza l’energia elettrica per controllare il flusso di un fluido idraulico, generalmente olio. È composta da due parti principali: la valvola meccanica e il solenoide elettrico. Il solenoide è una bobina elettrica che, una volta alimentata, genera un campo magnetico. L’utilizzo di elettrovalvole è essenziale in quanto consente di comandare a distanza il flusso di fluidi ad alta pressione con precisione e rapidità, aumentando l’efficienza del sistema oleodinamico.

Le elettrovalvole possono essere normalmente aperte o normalmente chiuse. Una elettrovalvola normalmente chiusa blocca il passaggio del fluido fino a quando il solenoide non viene alimentato, mentre una elettrovalvola normalmente aperta consente il passaggio del fluido fino a quando non viene inviata la corrente elettrica che la chiude.

Tipi di elettrovalvole:

• Elettrovalvole a due vie: queste valvole hanno due aperture, una per l’ingresso e una per l’uscita del fluido.
• Elettrovalvole a tre vie: dispongono di un’apertura in più, consentendo di deviare il flusso verso altre linee.

Il funzionamento di un’elettrovalvola oleodinamica inizia con il segnale elettrico inviato al solenoide. Quando il solenoide riceve la corrente elettrica, genera un campo magnetico che muove il pistone interno. Le elettrovalvole oleodinamiche sono componenti essenziali per garantire il controllo fluido e sicuro all’interno di sistemi complessi.

Valvole a Sfera

Le valvole idrauliche a sfera rappresentano l'alternativa più comune che si può riscontrare all'interno di un impianto idraulico. Le valvole a sfera sono delle valvole utilizzate per intercettare e deviare il flusso di fluidi in condotte idrauliche. Sono elementi fondamentali all’interno della regolazione dei flussi di fluidi all’interno di un impianto.

L’elemento principale è costituito dall’otturatore che presenta un foro cilindrico: quando la valvola è aperta, la sezione cilindrica si dispone coassialmente al tubo permettendo il passaggio del fluido (la sezione cava dell’otturatore può essere sia di diametro inferiore che di diametro pari a quello del tubo su cui è installato, con benefici e problematiche diverse riguardanti le perdite di carico e la pulizia della valvola); viceversa, quando la valvola è chiusa, il passaggio è ostruito dall’otturatore e il fluido non è in grado di scorrere.

Le valvole a sfera sono disponibili in diverse varianti, ognuna progettata per soddisfare specifiche esigenze di applicazione: a due vie, a tre vie, flangiate a manifold e motorizzate e non, tutte utilizzabili nell’impianto a seconda delle esigenze di regolazione del flusso.

Funzionamento:

Il funzionamento delle valvole a sfera è particolarmente semplice. Per aprire la valvola, la maniglia viene ruotata di un quarto di giro (90°). In questo modo l’otturatore viene ruotato, allineando il foro con il flusso del fluido e aprendo dunque la connessione. Per chiudere la valvola è sufficiente ruotare la maniglia nuovamente di un quarto di giro (90°). L’otturatore verrà dunque nuovamente ruotato bloccando completamente il passaggio del fluido.

Tipologie di valvole a sfera:

• Floating: la pressione del fluido spinge la sfera contro la sede a valle, garantendo una chiusura ermetica anche in presenza di elevate pressioni.
• Trunionn: la tenuta della sfera è garantita da un sistema di guarnizioni di tenute.

Le valvole a sfera, grazie alla loro praticità e affidabilità, vengono impiegate in molti settori. Sono denominate in questo modo in quanto il loro componente di intercettazione principale è una sfera con un foro passante che ruota su un asse perpendicolare al flusso del fluido.

I materiali più comuni sono i materiali metallici: gli ottoni rappresentano lo stato dell’arte per pressioni contenute mentre, a pressioni elevate, possono risultare più idonei altri materiali metallici quali gli acciai inossidabili. La geometria e l’ampia diffusione di questo tipo di componenti le rende idonee per il processo di forgiatura, per quanto riguarda i materiali metallici. Tale processo è un metodo di produzione industriale di deformazione plastica che consente la modellazione morfologica del materiale dopo che questo è stato portato in temperatura (al di sopra della temperatura di ricristallizzazione) tramite l’utilizzo di un maglio o di una pressa.

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.

Altri Tipi di Valvole

Esistono diversi tipi di valvole, i quali possono essere più o meno adatti alle vostre esigenze. Se invece desiderate regolare la portata di un fluido, sarà più opportuno optare per una valvola di controllo a spillo, a globo, a pistone o a farfalla. La vostra scelta dipenderà anche dalla portata, dalla pressione e dal tipo di fluido.

Criteri di Scelta delle Valvole Idrauliche

Per scegliere una valvola adatta alle vostre esigenze dovrete per prima cosa tenere in considerazione l’uso che intendete farne. Più precisamente, dovrete valutare se tale valvola servirà a regolare il flusso di un fluido o se invece verrà usata per arrestarne la circolazione.

La scelta del dispositivo da acquistare dipenderà anche dal tipo di fluido che transiterà nel circuito in questione, ad esempio dal fatto che si tratti di un gas o di un liquido, che sia corrosivo o chimicamente neutro, che si tratti di un prodotto alimentare o ad uso medico o di altro tipo.

• Pressione: La pressione è un fattore di primordiale importanza per evitare di sovradimensionare o sottodimensionare una valvola.
• Temperatura di servizio: La temperatura di servizio, ossia la temperatura del fluido in circolazione, e la temperatura ambiente sono altri due fattori di cui è necessario tener conto. In particolare, dovrete considerare quali saranno le temperature massime e minime a cui la valvola verrà sottoposta.
• Portata del fluido e velocità nominale: La portata e la velocità nominale sono due criteri essenziali per poter scegliere una valvola, soprattutto qualora sia destinata a regolare la pressione di un fluido. Il fattore di portata (Kv) è un valore teorico, definito dal costruttore, che permette di calcolare la portata nominale. Questo valore può essere espresso in litri al minuto (l/min) o metri cubi all’ora (m3/h).
• Diametro nominale (DN): Per dimensionare correttamente una valvola è fondamentale tenere in considerazione il diametro nominale.

Otturatori

Il primo parametro da considerare nella scelta di una valvola è la tipologia di otturatore perché questo determina la curva caratteristica della valvola, ovvero la variazione di portata in funzione della corsa dell’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.

Ultimo parametro da considerare per la scelta di tipologia di valvola è il materiale, che dovrà essere adatto all’ambiente di esercizio.

Avvertenze

Il colpo d’ariete è un fenomeno di sovrapressione di un fluido che si verifica soprattutto qualora la valvola venga chiusa rapidamente. Questo fenomeno si manifesta con un rumore tipico che si propaga lungo le tubature.

Scegliere le valvole direzionali, le valvole limitatrici di pressione o il regolatore di portata appropriato sarà semplice con il supporto dei nostri esperti. Il nostro staff possiede le competenze necessarie per consigliare nella scelta delle valvole più adatte a seconda dell'impianto di destinazione.

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