Valvole per Impianti Idraulici: 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

Le valvole si distinguono principalmente in base alla loro funzione e al meccanismo di funzionamento.

Valvole di Intercettazione

Le valvole di intercettazione "intercettano" il flusso. 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

Le valvole di regolazione consentono la regolazione della portata o della pressione del fluido grazie ad otturatori che possono assumere qualsiasi posizione intermedia.

Valvole Speciali

Tra le valvole speciali si trovano le valvole di non ritorno o unidirezionali e le valvole di sicurezza. Quest’ultime sono usate soprattutto per evitare sovrapressioni negli impianti, ma anche per proteggere le membrane delle pompe.

Valvole Oleodinamiche

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.

Valvole Direzionali (Distributori)

Le valvole direzionali (distributori) hanno il compito di dirigere il flusso di olio nel cilindro o nel motore per realizzare i movimenti nelle direzioni necessarie. Nelle valvole direzionali è installato in pratica sempre un elemento mobile come una spola o un cursore, un otturatore o una sfera. Scegliere le valvole direzionali, le valvole limitatrici di pressione o il regolatore di portata appropriato sarà semplice con il supporto dei nostri esperti.

Regolatori di Portata

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.

Valvole Unidirezionali di Non Ritorno

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

Valvole di Ritegno (Non Ritorno)

Valvole di ritegno o di non ritorno sono dispositivi che, attraverso un organo di chiusura (piattello, clapet, sfera), bloccano il reflusso di fluidi nelle tubazioni e negli impianti. Le valvole di ritegno rappresentano una variante costitutiva di fondamentale importanza.

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.

Tipologie di Valvole di Ritegno

Esistono diverse tipologie di valvole a ritegno che si differenziano sia per la conformazione che per il funzionamento di base:

Valvole a clapet (o a battente): sono caratterizzate dalla presenza di un battente che si solleva al passaggio del fluido consentendo una sola direzione di flusso.
Valvole a ugello di Venturi: sono studiate appositamente per evitare i colpi di ariete.
Valvole a farfalla: sono caratterizzate da un otturatore circolare con asse perpendicolare a quello del tubo su cui sono installate.
Valvole a membrana: la chiusura è garantita tramite la pressione esercitata sulla membrana che va a chiudersi sul corpo valvola.

Parlare di valvole di ritegno, però, vuol dire parlare di numerose tipologie:

valvola di ritegno doppio battente di tipo wafer: realizzata in acciaio CF8M, può essere installata con flusso verticale, orizzontale o inclinato.
valvola di ritegno a clapet di tipo wafer: realizzata in acciaio AISI 316, può essere installata con flusso verticale o orizzontale.
valvole di ritegno a molla: realizzate in acciaio AISI 316, presenta un meccanismo di chiusura dipendente dall’azione di una molla che va ad imporre la chiusura prevendo il flusso di ritorno.

Solitamente, le valvole di non ritorno vengono utilizzate in impianti idraulici per evitare che vi siano problemi di flusso in direzione opposta qualora si verifichino malfunzionamenti, spegnimenti o rotture delle pompe. Tale tipologia di componenti è notevolmente diffusa e riuscire ad elencare tutti i casi pratici in cui possono essere utilizzati non è semplice.

cilindri idraulici: consentono di evitare perdite di pressione in esercizio.

Le normative che stanno alla base della progettazione, costruzione e messa in opera delle valvole di ritegno sono le normative riguardanti le valvole per la fornitura di acqua, ovvero la UNI-EN 1074-1, che indica i principi generali, e la UNI-EN 1074-3, che entra maggiormente nello specifico.

Valvole a Sfera

Una delle valvole più usate in ambito industriale è la valvola a sfera. 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. 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.

La loro funzione principale consiste nel controllare il flusso di vari tipi di fluidi (come l’acqua, l’olio idraulico, gas, prodotti chimici etc.) in modo sicuro ed efficiente. I principali settori di impiego sono quelli industriali e mezzi mobili.

Esistono diverse tipologie di valvole a sfera: 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.

Le valvole a sfera sono disponibili in diverse varianti, ognuna progettata per soddisfare specifiche esigenze di applicazione.

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 sono un componente essenziale all’interno di un sistema dove è necessario regolare il flusso in modo preciso ed affidabile. Grazie all’ampia gamma di tipologie, si adattano perfettamente ad impianti e settori industriali differenti, dal chimico farmaceutico all’oil and gas.

Materiali

Tra gli altri vantaggi, sicuramente i materiali con cui sono realizzate le rendono resistenti e durevoli nel tempo.

Acciaio austenitico AISI-316: è un acciaio inossidabile della famiglia austenitica composto da un basso tenore di carbonio e tenori rilevanti di cromo, nichel e molibdeno. In particolare, questi tre elementi garantiscono un miglioramento della resistenza a corrosione: infatti, nichel e cromo sono elementi centrali negli acciai inossidabili mentre il molibdeno è un’aggiunta particolare di questa tipologia che tende a migliorarne ulteriormente le caratteristiche. Come tutti gli acciai, le caratteristiche meccaniche sono buone e la lavorabilità è discreta, consentendo di ottenere le forme desiderate.
PTFE: il politetrafluoroetilene è un materiale polimerico comunemente conosciuto come “Teflon”.

Parametri di Scelta di una Valvola

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. Nel caso dell’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”. Con l’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. Con l’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.

Il secondo parametro di progetto è il diametro nominale del seggio; questo viene individuato attraverso tabelle tecniche, noti il tipo di otturatore e il coefficiente di portata (CV).

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

Qualsiasi fase trascurata può rappresentare una fonte di cedimento e portare alla perdita di funzionalità. La loro centralità ed efficienza viene garantita anche mediante l’utilizzo di materiali alto-performanti e che consentano di sfruttare tali componenti in vari impianti ed in condizioni differenti.

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