Guida alla scelta dell'elettrovalvola a comando pneumatico: pressione, bobina e ciclo di lavoro

Un'elettrovalvola che si guasta su una linea di riempimento, un depolveratore o una macchina confezionatrice raramente si guasta in modo casuale. Chiedi cosa è cambiato nelle sei settimane prima del guasto e di solito appare uno schema: la bobina ha funzionato più caldo di quanto consentito dalla sua classe di isolamento, la pressione di linea è scesa al di sotto del differenziale minimo della valvola o il diaframma è rimasto in un mezzo per il quale non era mai stato specificato.

Innanzitutto la conclusione: un'elettrovalvola azionata ad aria viene scelta in base a quattro valori, in ordine di priorità: intervallo di pressione e differenziale operativo minimo, dimensione dell'orifizio, tensione e potenza della bobina e ciclo di lavoro. Tutto il resto di una scheda tecnica dipende da queste quattro decisioni. Se li fate bene, la valvola farà tranquillamente il suo lavoro per anni. Se ne sbagli uno, nessun programma di manutenzione potrà compensarlo.

Cosa fa effettivamente un'elettrovalvola azionata ad aria

La frase copre due idee diverse e la sovrapposizione causa veri e propri errori di specifica.

Nel primo senso significa un'elettrovalvola che commuta l'aria compressa: una valvola a 2/2 vie che apre o chiude una singola linea d'aria, oppure una valvola 3/2 o 5/2 che reindirizza l'aria a un cilindro. Nel secondo senso descrive il meccanismo di apertura: la bobina non solleva da sola la guarnizione principale. Apre un piccolo passaggio pilota e la pressione dell'aria della linea spinge quindi da parte la membrana o il pistone. Questa è una valvola realmente azionata dall'aria.

La differenza si nota a bassa pressione. Una valvola ad azione diretta si apre da zero bar, adatta ai circuiti di dosaggio, alle linee adiacenti al vuoto e all'alimentazione alimentata per gravità. Una valvola pilotata normalmente necessita di un differenziale di pressione minimo compreso tra circa 0,02 e 0,05 MPa prima che la membrana si sposti. Montarne uno su una linea che non raggiunge mai quel differenziale e ronzerà, perderà oltre il sigillo o si rifiuterà del tutto di aprirsi.

Parti di un'elettrovalvola a 2/2 vie pilotata. La bobina muove solo il piccolo pistoncino pilota; il diaframma stesso è azionato dalla pressione di linea.

Le specifiche che determinano le prestazioni

Quattro voci su un foglio dati svolgono la maggior parte del lavoro e ciascuna presenta una caratteristica modalità di guasto quando viene letta erroneamente.

Il tempo di risposta merita un discorso a parte, perché varia in base al design piuttosto che al marchio.

Una valvola ad azione diretta con un orifizio piccolo completa la sua corsa in circa 10-15 ms, motivo per cui è adatta al dosaggio veloce e al lavoro a impulsi brevi. Una valvola pilotata è più lenta perché la camera del diaframma deve riempirsi prima che la guarnizione si muova, ma può gestire orifizi molto più grandi con una bobina più piccola. Le valvole a getto pulsato si trovano deliberatamente all'estremità lenta: un'apertura da 50 a 100 ms fornisce un getto d'aria completo a un sacchetto filtro senza danneggiare il diaframma.

Per impieghi generali in cui il fluido è aria pulita o acqua compresa tra 0,1 e 1,0 MPa, un corpo in ottone copre la più ampia gamma di dimensioni degli orifizi, dalle unità compatte DN8 fino ai corpi DN50 con porte G2, nelle versioni normalmente chiuse e normalmente aperte.

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Dimensionamento dell'orifizio: perché più grande è solitamente sbagliato

Il flusso attraverso un'elettrovalvola si comporta come il flusso attraverso un qualsiasi orifizio fisso: aumenta con la radice quadrata della pressione differenziale. Aumentando il differenziale da 0,2 MPa a 0,8 MPa – quattro volte la pressione – si produce circa il doppio del flusso, non quattro volte. La curva seguente è tipica di una valvola a 2/2 vie.

Ne conseguono due conseguenze pratiche. Aggiungere pressione alla linea è un modo costoso per acquistare flusso; l'allargamento dell'orifizio è solitamente più economico e più efficace. E sovradimensionare la valvola per ottenere ritorni di fiamma: un corpo DN25 che strozza un servizio DN12 cercherà, risponderà lentamente e fornirà scarsa ripetibilità nelle attività di dosaggio, mentre il diaframma sovradimensionato subisce uno sbattimento più duro ad ogni ciclo di chiusura.

Una regola praticabile è quella di selezionare l'orifizio più piccolo che soddisfa il flusso richiesto alla pressione differenziale più bassa che la linea vedrà effettivamente in servizio, non il valore stampato sulla targhetta del compressore. Gli acquirenti che desiderano una versione passo passo di tale confronto possono seguire la guida pratica a scegliere la giusta elettrovalvola a 2/2 vie .

Materiale corporeo, mezzi di comunicazione e ambiente di lavoro

Il materiale del corpo e della guarnizione determina se la valvola sopravvive all'ambiente, non se funziona il primo giorno.

I compromessi sono coerenti tra i produttori. L'ottone è l'impostazione predefinita per aria, acqua e gas neutri fino a circa 1,0 MPa ed è l'opzione più economica per dimensione della porta. L'acciaio inossidabile 304 o 316 tollera mezzi aggressivi, elevata esposizione al lavaggio e temperature elevate, a circa due o tre volte il costo del materiale. L'alluminio pressofuso è adatto alle valvole a impulsi con orifizio grande per la raccolta delle polveri dove il peso conta. La plastica tecnica copre le attività di acqua a bassa pressione e gas inerte.

La scelta della guarnizione segue il mezzo piuttosto che il corpo. NBR è standard per aria e acqua al di sotto di 80 °C. L'EPDM resiste all'acqua calda e ai prodotti chimici clean-in-place leggermente caustici. L'FKM copre temperature e oli più elevati, mentre il PTFE è specificato laddove la resistenza chimica supera una piccola perdita di elasticità della tenuta. Per i servizi di lavaggio, alimentari e farmaceutici, il punto di partenza abituale è un corpo in acciaio inossidabile abbinato a una bobina IP65.

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Tensione della bobina, ciclo di lavoro e calore

Il guasto della bobina è il problema elettrico più comune relativo alle elettrovalvole e la causa è solitamente termica anziché elettrica. Una bobina trasforma l'energia elettrica in un campo magnetico e tutto ciò che non viene convertito diventa calore. Due numeri determinano il risultato: la temperatura ambiente per la quale è tarata la bobina e il ciclo di lavoro (ED, espresso come percentuale del tempo energizzato). Una bobina con classificazione ED al 100% è costruita per l'energizzazione continua; una bobina con ED 50% non lo è. Esegui il secondo ininterrottamente e l'isolamento si degraderà molto prima della sua durata nominale.

• Le bobine CA assorbono una corrente di spunto elevata per i primi cicli e si stabilizzano su una corrente di mantenimento inferiore. I circuiti di controllo dimensionati solo per mantenere la corrente scatteranno o si surriscalderanno.
• Le bobine CC assorbono corrente costante e non producono ronzio, ma si riscaldano per la stessa forza di tenuta, a meno che non vengano deliberatamente ridotte.
• La classe di isolamento è importante: la classe B (130 °C) e la classe F (155 °C) hanno margini diversi quando la valvola si trova all'interno di una custodia calda.
• Una bobina IP65 o IP67 con spina DIN stampata vale il piccolo premio in impianti sottoposti a lavaggio, all'aperto o polverosi.
• Se l'applicazione aziona la valvola centinaia di volte al minuto, una valvola a impulsi appositamente realizzata è la scelta corretta piuttosto che una valvola a 2/2 vie standard.

Le valvole a getto di impulsi per filtri a maniche e depolveratori a cartuccia sono progettate esattamente per questa condizione: un diaframma di grandi dimensioni, una corsa deliberata e una bobina dimensionata per raffiche brevi anziché per un servizio continuo.

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Punti di installazione e manutenzione che prevengono la maggior parte dei guasti

La maggior parte dei guasti sul campo sono riconducibili a scelte di installazione piuttosto che a difetti di fabbricazione.

1. Montare un filtro a monte. Le valvole pilotate generalmente necessitano di una filtrazione fino a 5 µm o migliore; le incrostazioni di ferro e la droga dei tubi sono le due cause più comuni di un pilota bloccato.
2. Abbina la direzione del flusso alla freccia. Una valvola a 2/2 vie installata al contrario spesso rimane aperta o perde attraverso il pilota anche quando è diseccitata.
3. Montare la bobina in posizione verticale ove possibile. Il montaggio orizzontale è accettabile su molti modelli, ma il montaggio invertito raccoglie la condensa all'interno dell'alloggiamento della bobina.
4. Utilizzare il sigillante per filettature corretto. Il nastro in PTFE applicato oltre la prima filettatura può tagliarsi e spostarsi nell'orifizio pilota.
5. Controllare il differenziale minimo sulla valvola, non sul compressore. La caduta di pressione sui filtri e sui tubi lunghi è spesso pari o superiore a 0,05 MPa.
6. Ispezionare il diaframma secondo un programma. I tipici diaframmi NBR in servizio continuo durano da uno a tre anni; il calore, i mezzi aggressivi e i cicli rapidi lo riducono notevolmente.

Domande frequenti sulle elettrovalvole ad azionamento pneumatico

Gli errori di specifica sono molto più comuni dei difetti di fabbricazione in questa categoria di componenti. Una valvola scelta in base alla pressione di linea reale, alla domanda di flusso reale, al ciclo di lavoro reale e ai fluidi reali generalmente durerà più a lungo dell'apparecchiatura su cui è montata. SENYA produce valvole pneumatiche, cilindri, unità di trattamento dell'aria e raccordi automatici a Ningbo dal 1994 e pubblica i dati delle serie complete nel catalogo prodotti inglese 2024. È possibile rivedere il background di produzione e la capacità dei materiali dell'azienda circa la pagina prima di finalizzare una specifica.