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Le valvole sono dispositivi meccanici, a comando manuale o automatico, che posti sul percorso di una corrente fluida ne intercettano il flusso.
Gli attuatori più comuni sono: quelli Manuali, quelli Elettrici, quelli Pneumatici, e quelli Idraulici. Vediamoli nel dettaglio.
Gli attuatori Manuali utilizzano come fonte di energia quella umana, in quanto sono controllati da un operatore, che manualmente interviene sull’otturatore per mezzo di un attuatore a leva o a volantino.
L’attuatore a leva è il modello più semplice; collegato direttamente allo stelo, è usato solitamente per valvole rotative ad azione rapida, dove con un quarto di giro (90°) apre o chiude l’otturatore; è quindi usato principalmente in valvole a sfera, a maschio, e a farfalla.
L’attuatore a volantino invece, può essere collegato a uno stelo filettato, o ad un riduttore, questi permettono più giri di volantino per aprire e chiudere l’otturatore; per questo è usato solitamente per valvole a movimento lineare, in situazioni dove si deve regolare la portata del flusso, e dove è richiesta più forza di serraggio; è quindi usato principalmente in valvole a globo, e a saracinesca.
Passando agli attuatori elettrici si entra in quella categoria che come fonte di energia utilizza l’energia elettrica.
L'attuatore elettrico solitamente utilizza un motore elettrico reversibile, in modo che, invertendo l’alimentazione elettrica, possa invertire la sua rotazione e quindi determinare il senso di rotazione dell’otturatore. Esso è quasi sempre collegato a un riduttore di velocità che ne aumenta la coppia.
Degli interruttori di fine corsa sono disposti in modo da arrestare automaticamente il motore nel momento in cui la valvola è completamente aperta o chiusa.
Il segnale di controllo è sempre di tipo elettrico ma a bassa energia. Viene solitamente dato da un PLC, che riceve a sua volta segnali sullo stato dall’attuatore. Attuatori moderni possono includere anche PLC integrati.
Talvolta a questo sistema è aggiunto un secondo attuatore di tipo a volantino, in modo che la valvola possa essere azionata anche in caso di mancanza di corrente elettrica.
Fra gli attuatori che utilizzano come fonte di energia quella elettrica, abbiamo anche l’attuatore elettromeccanico a solenoide.
La valvola a solenoide possiede una bobina che, se eccitata da corrente elettrica, forma un campo elettromagnetico che attrae a se un pistone, e di conseguenza l’otturatore ad esso connesso.
Esiste nella versione monostabile, cioè con un solenoide e una molla, che può essere:
- normalmente aperta se viene aperta dalla pressione della molla e chiusa eccitando il solenoide;
- oppure normalmente chiusa se viene chiusa dalla pressione della molla e aperta eccitando il solenoide.
- Altrimenti esiste nella versione bistabile, cioè dotata di due solenoidi, ciascuno con la propria alimentazione, in cui il pistone si sposta da un solenoide eccitato all’altro.
Il passo successivo sono gli attuatori pneumatici, che solitamente sono comandati proprio da attuatori a solenoide.
Gli attuatori pneumatici come fonte di energia utilizzano l’aria compressa.
Tramite la pressione dell’aria infatti, un attuatore come un pistone o un diaframma agisce sull’otturatore.
- nella versione a semplice effetto esiste ad azione diretta, cioè quando la pressione dell’aria chiude la valvola e la molla la apre;
- e ad azione inversa, quando la pressione dell’aria apre la valvola e la molla la chiude.
- Oppure c’è la versione a doppio effetto in cui sono presenti due ingressi di aria per aprire o chiudere la valvola.
Gli attuatori pneumatici consentono, (aumentando la dimensione del pistone o del diaframma) di maggiorare la forza di ingresso dell’aria; e sono generalmente più economici rispetto ad altri tipi di attuatori anche se necessitano di un impianto di aria compressa.
Simili agli attuatori pneumatici abbiamo gli attuatori idraulici. Funzionano con lo stesso principio, ma come fonte di energia utilizzano un fluido idraulico pressurizzato, solitamente olio.
L’attuatore idraulico solitamente utilizza un cilindro idraulico che può essere a semplice effetto (con una molla di ritorno) ma anche a doppio effetto, (con due ingressi di fluido ai lati del cilindro) dove un pistone al suo interno si sposta in base a qualsiasi differenza di forza tra i due lati. Degli attuatori a solenoide vengono solitamente utilizzati per il controllo del fluido.
Poiché i liquidi sono quasi impossibili da comprimere, un attuatore idraulico può esercitare una grande forza.