Elettrovalvole per Distributori Idraulici: Funzionamento e Tipologie

Le elettrovalvole sono componenti ampiamente utilizzati negli impianti idraulici e pneumatici, garantendo una regolazione dei flussi completamente automatizzata. Il loro impiego è largamente diffuso non solo negli impianti idraulici, ma anche in elettrodomestici come lavatrici e lavastoviglie dove occorre erogare o interrompere flussi in modo veloce ed automatico. Le elettrovalvole idrauliche si possono definire banalmente come dei rubinetti che consentono di essere comandati a distanza tramite una centralina. Grazie al loro impiego, è possibile automatizzare completamente un impianto ed eliminare l’intervento manuale; inoltre, consentono una regolazione dei flussi estremamente precisa, sicura e veloce, cosa non ottenibile operando a mano.

Possono essere impiegate per regolare il flusso di liquidi di vario tipo come acqua, olio, carburanti, fluidi termovettori oppure di sostanze gassose. Esistono diversi tipi di elettrovalvole divise per caratteristiche come tipo di alimentazione, disposizione dei condotti interni, sostanza utilizzabile e pressioni di funzionamento (minime o massime).

È opportuno ricordare che elettrovalvole e valvole elettrocomandate sono due tipi di dispositivi diversi. Le valvole elettrocontrollate hanno un sistema di azionamento elettrico che può essere dissociato dal corpo della valvola. Le elettrovalvole, invece, sono costituite da un unico blocco ed è impossibile separare il sistema di azionamento dal corpo dell’elettrovalvola.

Funzionamento di un'Elettrovalvola Oleodinamica

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.

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 possono essere normalmente aperte o normalmente chiuse.

• Una elettrovalvola normalmente chiusa blocca il passaggio del fluido fino a quando il solenoide non viene alimentato.
• Una elettrovalvola normalmente aperta consente il passaggio del fluido fino a quando non viene inviata la corrente elettrica che la chiude.

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.

Tipologie di Elettrovalvole

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

Elettrovalvole Monostabili

Questo tipo di valvola è dotata di un solo solenoide e di una molla.

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 richiedano che il flusso sia limitato o abilitato nelle condizioni standard. Queste valvole hanno due aperture, una per l’ingresso e una per l’uscita del fluido.

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. Dispongono di un’apertura in più, consentendo di deviare il flusso verso altre linee.

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.

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.

Elettrovalvole a Comando Diretto e Pilotate

• 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.

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.

Materiali di Costruzione

Un’altra distinzione tra le varie elettrovalvole idrauliche può essere fatta in base al materiale di costruzione, che può essere di plastica, di ottone e di acciaio inox.

• Le elettrovalvole di plastica sono impiegate in campo alimentare o chimico.
• Quelle in ottone per gas inerti o liquidi, come acqua, petrolio, olio.
• Negli impianti in cui il flusso è composto da sostanze corrosive o fluidi alimentari a rischio contaminazione, invece, vengono utilizzare le elettrovalvole in acciaio inossidabile.

Come Scegliere un'Elettrovalvola

Bisogna valutare attentamente il tipo di impianto su cui verrà installata l’elettrovalvola per scegliere quella più adatta. A seconda della conformazione dell’impianto si sceglierà se acquistarne una a 2 vie o multivia e con quante posizioni. I numeri che si trovano accanto ai vari modelli di elettrovalvole (Es. 3/2) indicano proprio rispettivamente il numero delle vie e quello delle posizioni possibili. Può essere necessario in alcuni casi avere una regolazione del flusso proporzionata alla quantità di corrente erogata. In questo caso bisogna scegliere un’elettrovalvola proporzionale che non si limita al semplice aprirsi o chiudersi totalmente.

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.

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

Innovazione: Il Sistema FlexWork

È 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.

Valvole Idrauliche: Componenti Chiave

Uno dei componenti più importanti all'interno di un circuito idraulico sono le valvole oleodinamiche. Questi dispositivi distribuiscono un flusso di aria compressa o di olio (in questo caso si parla di controllo della direzione), oppure lo regolano, operando, invece, il controllo della portata.