Elettrovalvola a solenoide: dove viene utilizzata, tipi e principio di funzionamento

Oltre alle normali valvole manuali, in negozio si può vedere anche una valvola solenoide elettromagnetica ad azione automatica. Consente non solo di controllare il flusso di liquidi e gas nelle tubazioni a distanza, ma anche di automatizzare questo processo.

Tali dispositivi differiscono per struttura interna e scopo. Tuttavia, il principio di funzionamento è lo stesso per tutti: l'apertura/chiusura del rubinetto avviene grazie all'attivazione dell'elettromagnete.

In questo articolo vedremo a cosa serve una tale valvola e come funziona. Parleremo anche delle principali varietà di elettrovalvole solenoide.

A cosa serve una valvola elettromagnetica?

Le valvole solenoide sono una categoria di moderne valvole di intercettazione per tubazioni di vario scopo. In ambito domestico, tali elettrovalvole vengono utilizzate in automobili, macchine speciali, impianti idrici e sistemi di irrigazione automatica e riscaldamento.

Inoltre, sono ampiamente utilizzate nell'industria per regolare il flusso e controllare il trasporto di vari liquidi e gas.

L'elettrovalvola solenoide è un'apparecchiatura dipendente dall'energia: per aprirsi o chiudersi necessita di alimentazione elettrica.

All'interno, la valvola elettromagnetica per acqua o gas non ha alcun sensore. Con essa si può solo regolare o interrompere completamente il flusso del fluido di lavoro. Se è necessaria l'automazione di questi processi, bisognerà installare ulteriormente strumenti di misura esterni, collegando il funzionamento dell'elettrovalvola a essi.

Ad esempio, utilizzare in aggiunta un controller e un sensore di perdita d'acqua, in modo che al momento del rilevamento di una perdita, la valvola solenoidale riceva il comando corrispondente dal controller e chiuda la tubazione.

Tra i vantaggi dell'utilizzo delle valvole solenoide si annoverano:

• rapida regolazione del flusso del fluido di lavoro nella tubazione;
• versatilità e affidabilità del dispositivo;
• lunga durata di esercizio;
• dimensioni ridotte e peso contenuto;
• molteplicità di varietà del dispositivo.

L'attivazione della valvola avviene in frazioni di secondo dopo l'invio del segnale. È progettata per lavorare con liquidi a diverse pressioni, da 0 a 25 bar, e con temperature variabili, da -20 a +120 °C. Inoltre, in assenza di alimentazione, questa elettrovalvola può rimanere sia in posizione chiusa che aperta - tutto dipende dalla modifica del dispositivo.

Nella vita domestica, la valvola solenoide elettromagnetica viene spesso utilizzata negli impianti di approvvigionamento idrico e di riscaldamento, dove regola a distanza il flusso d'acqua.

Negli acquedotti, consente di interrompere automaticamente l'erogazione dell'acqua in caso di rottura dei tubi. Negli impianti di riscaldamento, tale valvola viene utilizzata come dispositivo di regolazione del flusso del fluido termovettore.

Qui, tramite un sensore di temperatura esterno, riduce o aumenta autonomamente il flusso del liquido riscaldato dalla caldaia ai radiatori.

Come funziona una valvola con solenoide?

L'elettrovalvola a solenoide è composta da:

• corpo in acciaio, ghisa, ottone o polimero;
• bobina induttiva con nucleo (solenoide);
• elemento di chiusura di lavoro;
• guarnizione di tenuta;
• molla smorzante.

La bobina induttiva in rame all'interno del dispositivo di chiusura è alloggiata in un corpo ermetico, a cui l'acqua non ha accesso. La chiusura o l'apertura del canale di flusso del fluido di lavoro avviene tramite lo stelo e la membrana che si muovono sotto l'azione del solenoide.

Il collegamento dell'alimentazione elettrica alla valvola a solenoide avviene tramite morsetti situati sulla parte superiore del corpo del dispositivo, vicino alla bobina induttiva.

In assenza di alimentazione, sotto l'azione della molla, la valvola chiude completamente il canale di flusso o lo lascia completamente aperto. Successivamente, dopo l'applicazione della tensione alla bobina, si verifica lo spostamento del nucleo con lo stelo, di conseguenza la sezione trasversale del canale aumenta/diminuisce.

Il principio generale di funzionamento della suddetta valvola elettromagnetica è semplice: il movimento dello stelo avviene tramite induzione elettromagnetica. Quando la corrente elettrica scorre attraverso la bobina, il nucleo situato al suo centro è soggetto a un campo elettromagnetico, la cui forza e direzione dipendono dalla tensione applicata in volt.

Di conseguenza, si verifica lo spostamento dell'elemento di chiusura e la variazione della sezione di passaggio della valvola.

La bobina della valvola a solenoide, a seconda della modifica del dispositivo, può funzionare con una tensione di 5–36 V in corrente continua o 220 V in corrente alternata.

Le elettrovalvole con bassa tensione di comando sono progettate per funzionare in tubazioni di piccolo diametro e con bassa pressione del fluido di lavoro. Il loro campo di applicazione è piuttosto limitato.

Tuttavia, queste valvole sono più facili da integrare in un sistema di controllo su dispositivi a semiconduttore a bassa tensione e da collegare a vari microcontrollori. Negli impianti idraulici e nei circuiti di riscaldamento delle case private, di solito vengono utilizzate proprio queste.

Varietà di elettrovalvole solenoide

Esistono diverse varietà del dispositivo in questione. Tali apparecchi sono classificati in base al materiale del corpo, al design, alla posizione dell'otturatore a riposo, al tipo di tenuta e al metodo di collegamento ai tubi.

Ciascuna di queste varianti è progettata per funzionare con un determinato fluido in termini di composizione, temperatura e pressione. È necessario scegliere l'elettrovalvola solenoidale con attenzione. Se si prende un apparecchio non conforme ai requisiti, non durerà a lungo.

La prima e principale suddivisione delle valvole elettromagnetiche è per tipo di corrente elettrica. Possono funzionare a corrente alternata o continua.

In base al metodo di collegamento, le elettrovalvole solenoidali si dividono in:

• a flangia;
• a manicotto;
• a raccordo.

E per dimensioni possono variare da 6 a 150 DN (da 1/8 a 6 pollici). Si trova un'opzione per qualsiasi tubazione.

Il corpo delle elettrovalvole in questione è realizzato in:

• plastica (PPA rinforzato, PVC, nylon);
• acciaio inossidabile;
• ottone;
• in ghisa.

Ciascuna di queste varianti ha le proprie caratteristiche di pressione e temperatura del fluido di lavoro. Questi valori devono essere studiati attentamente nel manuale dell'apparecchio per non sbagliare la scelta. Inoltre, per l'impianto idraulico o il riscaldamento in una casa privata, va bene qualsiasi delle varianti sopra elencate.

Classificazione #1 — per struttura interna

Le valvole in base alla struttura dell'elemento di comando si dividono in tre gruppi:

1. A cassetto.
2. A membrana.
3. A pistone.

Le valvole elettromagnetiche in versione domestica sono solitamente realizzate con membrana. È un'opzione economica e affidabile, che gestisce senza problemi la regolazione del flusso d'acqua negli impianti domestici di riscaldamento e approvvigionamento idrico.

Gli elementi interni – molla, pistone e nucleo — sono quasi sempre realizzati in acciaio inossidabile, che presenta un'elevata resistenza alle variazioni di temperatura e pressione dell'acqua.

La suddivisione principale delle valvole solenoidali avviene in base alla posizione del meccanismo di chiusura a magnete diseccitato.

In base a questo parametro, le elettrovalvole solenoidali si dividono in:

• normalmente chiuse, valvola chiusa (NC);
• normalmente aperte, valvola aperta (NA);
• bistabili.

Nel primo caso, finché non viene applicata tensione al solenoide, il nucleo è abbassato dalla pressione della molla e non c'è flusso d'acqua. Nel secondo caso, a dispositivo diseccitato, il canale è invece completamente aperto e la sua chiusura avviene solo dopo l'alimentazione.

La terza opzione: la posizione può essere sia aperta che chiusa.

Classificazione #2 — per principio di funzionamento

Funzionalmente, le elettrovalvole solenoidali per acqua a 220 V e altre tensioni possono essere:

• a una via;
• a due vie;
• a tre vie.

I primi hanno un solo raccordo di collegamento alla tubazione. Si tratta di dispositivi di sicurezza progettati per lo scarico di vapore o acqua in caso di pressione eccessiva nei tubi.

Le valvole solenoidali a due vie sono le più diffuse e richieste. Hanno due raccordi – ingresso e uscita, e vengono installate in un punto di interruzione della tubazione.

I dispositivi a tre vie sono dotati di tre raccordi per il collegamento ai tubi. Tali varianti sono progettate per reindirizzare il flusso da una tubazione all'altra.

Le valvole a tre vie sono ampiamente utilizzate negli impianti di riscaldamento. Questi dispositivi consentono di realizzare facilmente il flusso del fluido termovettore da un circuito all'altro per miscelare il mezzo di lavoro.

Di conseguenza, la temperatura dell'acqua nell'impianto cambia, mentre la fonte di energia termica continua a funzionare senza modificare il regime.

Inoltre, le valvole elettromagnetiche possono essere:

• ad azione diretta;
• ad azione indiretta.

Nelle prime, l'armatura si muove esclusivamente sotto l'azione dell'elettromagnete. Nelle seconde, sul suo spostamento influisce anche la pressione del fluido di lavoro.

Classificazione #3 — per materiale della guarnizione e della membrana

All'interno del corpo della valvola elettromagnetica si trova una membrana che interrompe il flusso dell'acqua. Inoltre, tra la bobina e il corpo principale con i raccordi è posizionata una guarnizione. Entrambi questi elementi sono realizzati in materiali polimerici elastici.

Molto spesso, nelle valvole elettromagnetiche per acqua domestiche, le guarnizioni e le membrane sono realizzate in EPDM, che si distingue per l'elevata resistenza ai sali e alle basse temperature.

La guarnizione nelle elettrovalvole può essere realizzata in:

• FPM (FKM, VITON) – fluoroelastomero;
• EPDM – elastomero etilene-propilene;
• NBR – gomma butadiene-acrilonitrile;

La prima opzione si contraddistingue per un'elevata temperatura massima del fluido di lavoro e per la resistenza a oli e benzine. La seconda è economica e resistente all'azione di sali, alcali e acidi disciolti nell'acqua. La terza tollera bene il contatto con i derivati del petrolio e viene solitamente utilizzata nell'industria e nelle automobili.

Questo materiale non influisce molto sul prezzo della valvola elettromagnetica. I componenti realizzati con esso sono troppo piccoli. La scelta del tipo di guarnizione e membrana dovrebbe basarsi esclusivamente sulle caratteristiche del fluido di lavoro.

Le proprietà termiche delle guarnizioni sono presentate nella tabella seguente:

In ogni caso, durante il funzionamento dell'elettrovalvola, si deve prestare particolare attenzione all'assenza di impurità nell'acqua.

La sabbia e la ruggine nei tubi prima o poi danneggeranno qualsiasi membrana, indipendentemente dal materiale di cui è fatta. Il dispositivo in questione può essere installato solo se nella tubazione è presente un filtro.

Conclusioni e video utili sull'argomento

Panoramica del dispositivo della valvola solenoidale:

Come è costruita e funziona la valvola solenoidale a 220 V ad azione diretta:

Tipi di valvole elettromagnetiche in base al principio di funzionamento:

La valvola solenoidale a controllo remoto è poco esigente e affidabile nel funzionamento. È progettata per diverse decine di migliaia di attuazioni (funzionerà correttamente per 20-25 anni) e non richiede manutenzione specializzata.

Un tale dispositivo per l'acqua costa tra 30 e 60 €, ma aiuta a risolvere molti problemi. Inoltre, montarlo da soli non è difficile, basta scegliere la valvola giusta in base alle caratteristiche e ai materiali.

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