Come scegliere le valvole a sfera motorizzate normalmente aperte e normalmente chiuse
Le valvole a sfera motorizzate sono un componente essenziale in numerose applicazioni. La maggior parte delle elettrovalvole viene alimentata in modo continuo quando si trova in una nuova posizione, mentre le valvole a sfera motorizzate consumano energia solo quando passano da aperto a chiuso o viceversa. Le valvole a sfera motorizzate sono ampiamente utilizzate in vari sistemi industriali, nel trattamento delle acque, negli impianti di riscaldamento, ventilazione e condizionamento (HVAC) e persino negli impianti di approvvigionamento idrico domestico grazie alle loro elevate velocità di apertura e chiusura, alle buone prestazioni di tenuta e alla facilità d'uso. Nella scelta di una valvola a sfera elettrica, una delle decisioni più importanti è la scelta tra un tipo normalmente aperto (NO) e un tipo normalmente chiuso (NC). Questa scelta influisce direttamente sulla sicurezza, la stabilità e l'efficienza energetica dell'intero sistema. Di seguito, descriveremo in dettaglio i criteri di selezione partendo dalla definizione, dalle considerazioni principali e dagli scenari applicativi pratici.
1. Innanzitutto, chiariamo le definizioni: cosa sono le valvole a sfera motorizzate normalmente aperte e normalmente chiuse?
Prima di effettuare una scelta, è essenziale comprendere la differenza fondamentale tra i due tipi, che è determinata dallo stato del nucleo della valvola quando l'alimentazione viene interrotta (escluso il funzionamento manuale). L'immagine seguente illustra le caratteristiche principali delle valvole a sfera elettriche NO e NC:
- Normalmente aperta (NO): quando l'alimentazione viene interrotta, la valvola rimane completamente aperta. Solo quando viene ricevuto un segnale elettrico (l'alimentazione viene attivata) la valvola comanda la rotazione e la chiusura del nucleo, bloccando il flusso del fluido. Dopo una nuova interruzione dell'alimentazione, la valvola torna automaticamente allo stato aperto sotto l'azione di una molla o di altri meccanismi di ripristino.
- Normalmente chiusa (NC): al contrario, quando l'alimentazione viene interrotta, la valvola è completamente chiusa. Richiede un segnale elettrico (accensione) per far ruotare e aprire il nucleo, consentendo il passaggio del fluido. Una volta interrotta l'alimentazione, il nucleo si chiude automaticamente per bloccare il fluido.
2. Criteri di selezione del nucleo: a partire dai requisiti funzionali e di sicurezza del sistema
La scelta tra tipi normalmente aperti e normalmente chiusi non è arbitraria; si basa sui requisiti di stato di guasto del sistema e sulla logica di funzionamento quotidiano. È necessario concentrarsi sui seguenti quattro fattori chiave:
Fattore 1: Priorità dello "stato di sicurezza" dopo un'interruzione di corrente
Questo è il criterio più importante. In caso di interruzione di corrente imprevista (un guasto comune nel sistema), lo stato della valvola deve garantire che il sistema non causi incidenti di sicurezza (come perdite, sovrapressione o danni alle apparecchiature).
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Scegliere Normalmente Aperto (NO): dopo un'interruzione di corrente, il fluido deve "continuare a fluire" per evitare pericoli. Ad esempio:
- Sistemi di raffreddamento ad acqua in apparecchiature industriali: in caso di interruzione di corrente, l'acqua di raffreddamento deve continuare a circolare per evitare il surriscaldamento e il danneggiamento delle apparecchiature. In questo caso, è necessario utilizzare una valvola a sfera elettrica normalmente aperta per garantire che il percorso dell'acqua di raffreddamento rimanga libero dopo un'interruzione di corrente.
- Tubazioni di ventilazione nei serbatoi di stoccaggio di sostanze chimiche: dopo un'interruzione di corrente, la valvola di sfiato deve rimanere aperta per evitare una pressione eccessiva all'interno del serbatoio dovuta all'accumulo di gas volatile, che potrebbe causare l'esplosione del serbatoio.
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Scegliere Normalmente Chiuso (NC): dopo un'interruzione di corrente, il fluido deve "interrompere il flusso" per prevenire rischi. Ad esempio:
- Tubazioni di alimentazione del gas in abitazioni o fabbriche: in caso di interruzione di corrente, la valvola del gas deve essere chiusa immediatamente per evitare perdite di gas e prevenire incendi o esplosioni. In questo caso, la scelta migliore è una valvola a sfera elettrica normalmente chiusa.
- Tubazioni di erogazione di reagenti chimici: se l'alimentazione viene interrotta durante l'erogazione di reagenti tossici o corrosivi, la valvola deve essere chiusa rapidamente per evitare perdite di reagente e causare inquinamento ambientale o lesioni personali.
Fattore 2: Corrispondenza con la frequenza di funzionamento giornaliera
Il tipo di valvola deve inoltre essere in linea con la "frequenza di accensione e spegnimento giornaliera" del sistema per ridurre il consumo energetico e prolungarne la durata.
- Normalmente aperta (NO) è più adatta: se il sistema richiede che il fluido sia in uno stato di "circolazione a lungo termine" durante il funzionamento giornaliero e la chiusura è solo un'operazione temporanea (come manutenzione o regolazione occasionale). Ad esempio, la conduttura principale dell'acqua di un'area residenziale: deve fornire acqua 24 ore su 24 e la valvola è chiusa solo quando è necessaria la manutenzione. La scelta di un tipo normalmente aperto evita il consumo di energia a lungo termine (poiché deve essere alimentata solo quando si chiude).
- Normalmente chiuso (NC) è più adatto: se il sistema necessita del flusso del fluido solo "occasionalmente" ed è in stato chiuso per la maggior parte del tempo. Ad esempio, la valvola di ingresso dell'acqua di uno scaldabagno domestico: deve essere aperta solo quando lo scaldabagno sta ricaricando l'acqua e rimane chiusa negli altri momenti. La scelta di un tipo normalmente chiuso può evitare frequenti alimentazioni per mantenere lo stato aperto, con conseguente risparmio energetico.
Fattore 3: Compatibilità con la logica di controllo del sistema
Il tipo di valvola deve corrispondere alla logica di uscita del segnale del sistema di controllo per garantire che la valvola possa eseguire correttamente le istruzioni (come il controllo automatico tramite PLC o un sistema di controllo remoto).
Ad esempio, in un sistema di irrigazione intelligente: il sistema è impostato su "irrigazione alle 8:00 tutti i giorni" e "interruzione dell'irrigazione dopo 1 ora". Se la tubazione di irrigazione è chiusa per la maggior parte del tempo, una valvola a sfera elettrica normalmente chiusa è più adatta. Quando il sistema invia un "segnale di irrigazione" (accensione), la valvola si apre; dopo 1 ora, il segnale viene interrotto (spegnimento) e la valvola si chiude automaticamente. Se si utilizza una valvola normalmente aperta, il sistema dovrebbe continuare a inviare un "segnale di chiusura" (alimentazione continua) durante i periodi di non irrigazione, il che non solo aumenta il consumo energetico, ma può anche causare guasti alla valvola a causa di un'alimentazione prolungata.
Fattore 4: Considerazione delle proprietà del mezzo
Anche le proprietà fisiche e chimiche del mezzo (come viscosità, corrosività e facilità di solidificazione) influenzeranno la scelta della valvola.
- Per i mezzi che si solidificano facilmente (come asfalto fuso, paraffina): se la valvola rimane chiusa per un lungo periodo, il mezzo potrebbe solidificarsi nel nucleo della valvola, bloccandola e impedendone l'apertura. In questo caso, se il sistema lo consente, è preferibile una valvola a sfera elettrica normalmente aperta per mantenere il flusso del fluido a lungo ed evitare la solidificazione.
- Per fluidi altamente corrosivi (come acidi e basi forti): se la valvola rimane aperta per un lungo periodo, l'anello di tenuta potrebbe essere corroso dal fluido, riducendone le prestazioni di tenuta. Se il sistema deve essere aperto solo occasionalmente, è possibile scegliere un tipo normalmente chiuso per ridurre al minimo il tempo di contatto tra l'anello di tenuta e il fluido corrosivo.
In conclusione, la scelta di valvole a sfera elettriche normalmente aperte e normalmente chiuse è una decisione strettamente correlata alla sicurezza e all'efficienza del sistema. Solo combinando appieno i requisiti di gestione dei guasti del sistema, le abitudini di funzionamento quotidiane e le caratteristiche del fluido è possibile scegliere il tipo di valvola più adatto e garantire il funzionamento stabile dell'intero sistema.