Guida alla selezione dell'elettrovalvola per alte temperature: materiali, valori nominali e applicazioni

Cos'è un'elettrovalvola per alte temperature?

Un'elettrovalvola per alta temperatura è una valvola a 2/2 vie progettata per continuare a commutare in modo affidabile quando la temperatura del fluido o dell'ambiente circostante supera circa 100°C. Questa soglia è importante perché rappresenta il limite massimo per i corpi valvola in plastica standard e per la classe più economica di isolamento della bobina.

Tre classificazioni termiche decidono se una valvola può portare onestamente l'etichetta di alta temperatura:

• Classe di isolamento della bobina: Classe B (130°C), Classe F (155°C), Classe H (180°C), Classe C (oltre 200°C).
• Mescole di tenuta: NBR (fino a 100°C), EPDM (fino a 150°C), FKM (fino a 200°C), PTFE (fino a 260°C).
• Materialee del corpo: ottone, acciaio inossidabile 304/316, fusione di alluminio o plastica tecnica.

Molte pagine del catalogo chiamano una valvola ad alta temperatura perché il corpo è in ottone anziché in plastica. Questo è un punto di partenza, non una risposta completa. Il vero limite è quasi sempre rappresentato dall'isolamento della bobina e dalla tenuta.

Come il calore distrugge un'elettrovalvola, passo dopo passo

L'isolamento della bobina si guasta per primo. Gli ingegneri dell'isolamento elettrico utilizzano la regola di Montsinger: la durata dell'isolamento si dimezza per ogni aumento di 10°C rispetto alla temperatura nominale. Una bobina di Classe B classificata per 130°C che funziona continuamente a 170°C perde circa il 90% della sua vita utile. Non è necessario che il calore provenga dall'assorbimento di corrente della bobina, poiché il fluido caldo conduce attraverso il corpo e il tubo dell'armatura nell'area della bobina.

Mantenimento della durata utile di una bobina di Classe B all'aumentare della temperatura di esercizio.

I sigilli falliscono per secondi. Quando il fluido è caldo, il calore si diffonde attraverso il corpo e aumenta la temperatura della tenuta dinamica. L'NBR che è perfettamente a posto a 60°C diventa duro e fragile a 120°C, manifestandosi come perdita esterna sul coperchio.

Il solito ordine di fallimento

Abbinamento del materiale del corpo e delle guarnizioni alla temperatura del fluido

Scegli il materiale del corpo prima di negoziare il prezzo. Il corpo trasporta la pressione, diffonde il calore e regola la resistenza alla corrosione. Per l'acqua calda e il vapore a bassa pressione, il corpo in ottone con guarnizioni FKM è il cavallo di battaglia collaudato. Per vapore saturo superiore a 150°C o per fluidi aggressivi, un corpo in acciaio inossidabile è la scelta più sicura.

Per la maggior parte delle applicazioni industriali con vapore e fluidi caldi, costruiamo il Elettrovalvola serie 2W in ottone con guarnizioni FKM e bobina di Classe H. Quando il processo richiede maggiore resistenza alla corrosione e un margine di temperatura più ampio, il Elettrovalvola ad alta temperatura serie SUS304 2S gestisce vapore saturo fino a 200°C e il Valvola serie SUS304 2SK aggiunge una costruzione rinforzata per condizioni cicliche di colpi di vapore.

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Applicazioni in cui le temperature reali sono superiori alle aspettative degli acquirenti

Gli acquirenti spesso calcolano la temperatura dal setpoint del processo e dimenticano che una valvola posizionata vicino a uno sterilizzatore o a un forno di essiccazione raccoglie anche il calore radiante dall'ambiente. Le applicazioni seguenti spingono regolarmente una valvola standard oltre il suo limite.

Intervalli tipici di temperatura del mezzo in base all'applicazione.

• Sterilizzazione a vapore nelle linee medicali e farmaceutiche: 121–134°C.
• Riempimento a caldo e sbollentamento per la lavorazione degli alimenti: 85–120°C.
• Tintura e lavaggio dei tessuti: 90–130°C.
• Controllo della temperatura dello stampo: 120–180°C.
• Pulizia a impulsi di gas caldo nei depolveratori: 90–150°C.

In questi ambienti, il analisi delle prestazioni di elettrovalvole in ottone in ambienti estremi spiega perché la stessa famiglia di valvole si comporta diversamente sulla carta e sul campo.

Ottone o acciaio inossidabile? Un confronto radar

Per un'elettrovalvola ad alta temperatura, la questione del materiale del corpo solitamente si riduce all'ottone rispetto all'acciaio inossidabile. Il grafico radar riportato di seguito mostra il punteggio dei due materiali rispetto ai sei criteri che contano nei servizi hot-media.

Ottone contro acciaio inossidabile per il servizio con elettrovalvole ad alta temperatura.

L'ottone vince in termini di economia dei costi ed è più facile da lavorare in passaggi interni complessi. L'acciaio inossidabile vince in termini di resistenza al calore, resistenza alla corrosione e compatibilità con i fluidi, motivo per cui gli utenti di vapore negli impianti alimentari e farmaceutici tendono a standardizzarsi sull'acciaio inossidabile nonostante il prezzo unitario più elevato.

Una pratica lista di controllo per la selezione dell'elettrovalvola ad alta temperatura

Utilizza questa lista di controllo prima di inviare un ordine di acquisto o esaminare un preventivo del distributore.

1. Misurare la temperatura effettiva del fluido all'ingresso della valvola, non il setpoint del processo.
2. Verificare che la classe di isolamento della bobina corrisponda alla temperatura ambiente nel caso peggiore più il calore irradiato dalle tubazioni adiacenti.
3. Verificare la compatibilità della tenuta con il fluido e la temperatura di esercizio insieme, non separatamente.
4. Rivedere la curva di declassamento pressione-temperatura; una valvola con valore nominale di 1,6 MPa a 20°C può essere limitata alla metà di quella a 180°C.
5. Controllare il ciclo di lavoro nominale alla temperatura di esercizio.
6. Specificare una versione impermeabile quando le linee del vapore creano condizioni ambientali umide.

Dove va il calore: una sezione dell'elettrovalvola ad alta temperatura

La vista isometrica seguente mostra le parti principali che determinano il limite termico di un'elettrovalvola per alta temperatura. Il calore proveniente dal fluido fluisce nel corpo della valvola, quindi nel tubo dell'armatura e infine nella bobina. Più lento è il percorso, più a lungo sopravvive la bobina.

Vista isometrica di un'elettrovalvola a 2/2 vie per alta temperatura.

La riduzione del percorso termico è il motivo per cui le valvole in acciaio inossidabile spesso portano un distanziale a taglio termico tra il corpo e l'alloggiamento della bobina. Se un fornitore non è in grado di spiegare in che modo il suo progetto ad alta temperatura gestisce la temperatura della bobina, richiedere i dati sulla temperatura superficiale della bobina misurata alla temperatura del fluido nominale.

Domande frequenti sulle elettrovalvole per alte temperature