Guida alla selezione di materiali per valvole pneumatiche efficienti

Immagina la tua linea di produzione automatizzata, progettata con cura, che si arresta a causa di un singolo errore di selezione del materiale per una valvola pneumatica. Questo scenario da incubo evidenzia come questi piccoli ma cruciali componenti fungano da sistema circolatorio per l'aria compressa e i gas nelle applicazioni industriali. La scelta di materiali inappropriati può variare dall'influire semplicemente sull'efficienza alla creazione di gravi rischi per la sicurezza.

Le valvole pneumatiche funzionano come gli interruttori e i centri di comando delle condutture del gas. Utilizzando la pressione dell'aria compressa, regolano la portata, la pressione e la direzione del flusso del gas. Nei sistemi automatizzati, queste valvole ricevono istruzioni per controllare con precisione il movimento del gas, azionando vari attuatori (come cilindri e motori pneumatici) per eseguire azioni specifiche. Questo rende le valvole pneumatiche componenti essenziali nei sistemi di controllo automatizzati.

Il principio operativo prevede che i compressori d'aria pressurizzino l'aria, che dopo la filtrazione e l'essiccazione viaggia attraverso le condutture pneumatiche verso vari attuatori. Le valvole pneumatiche agiscono come controllori del traffico, dirigendo il flusso d'aria per garantire che gli attuatori eseguano movimenti programmati come sollevamento, bloccaggio o posizionamento.

• Valvole di sicurezza: Funzionando come valvole di sicurezza, si aprono automaticamente quando la pressione del sistema supera i limiti preimpostati per rilasciare la pressione in eccesso e proteggere l'integrità del sistema.
• Valvole di controllo del flusso: Queste regolano le portate del gas attraverso meccanismi di controllo unidirezionali o bidirezionali.
• Valvole di controllo direzionale: Fungendo da intersezioni pneumatiche, queste valvole gestiscono i percorsi del flusso d'aria per avviare, arrestare o reindirizzare il movimento del gas. Esempi comuni includono le elettrovalvole che controllano i movimenti degli attuatori come l'estensione/retrazione del cilindro o la rotazione del motore pneumatico.

Le valvole pneumatiche operano in due ambienti distinti con requisiti di materiale significativamente diversi:

1. Controllo del flusso di gas: Qui le valvole gestiscono direttamente l'aria o altri gas. Nelle linee di produzione automatizzate, ad esempio, controllano l'aria compressa che aziona i cilindri per la movimentazione dei materiali. Poiché il mezzo è aria/gas, i materiali del corpo valvola e delle guarnizioni devono essere compatibili. Le opzioni comuni includono alluminio, acciaio inossidabile, ottone e plastiche di grado industriale.
2. Meccanismi di controllo pneumatici: In queste applicazioni, l'aria funge da segnale di controllo mentre la valvola gestisce liquidi come olio o acqua. I sistemi idraulici che utilizzano valvole pneumatiche per controllare il flusso di olio esemplificano questo scenario. La selezione dei materiali deve dare priorità alla compatibilità con il mezzo fluido effettivo.

La selezione dei materiali influisce direttamente sulla longevità, l'affidabilità e la sicurezza delle valvole, con diverse applicazioni che richiedono proprietà specifiche dei materiali.

I sistemi di automazione che utilizzano gas controllati (come gas inerti o aria secca pulita) consentono l'uso di plastiche di grado industriale (PVC) poiché il mezzo viene regolato, essiccato e filtrato per eliminare i problemi di corrosione.

Le valvole che gestiscono mezzi corrosivi, acidi, alcalini o ad alta purezza richiedono un'attenta selezione dei materiali. L'acciaio inossidabile eccelle per i fluidi corrosivi, mentre l'ottone è sufficiente per applicazioni neutre/non corrosive.

I materiali comuni del corpo valvola includono:

• Plastiche industriali (PVC/Nylon): Leggere, durevoli ed economiche per applicazioni con aria e prodotti chimici, sebbene con valori nominali di pressione/temperatura inferiori rispetto alle alternative metalliche.
• Ottone: Questa lega di rame-zinco offre un'eccellente lavorabilità e resistenza per applicazioni con gas non corrosivi con una tolleranza alle alte temperature superiore a quella delle plastiche, ma a un costo maggiore.
• Acciaio inossidabile (304/316): Altamente durevole e resistente alla corrosione, ideale per condizioni di pressione/temperatura estreme nonostante i costi più elevati. Comune per corpi valvola e componenti interni.
• Alluminio: Leggero e resistente alla corrosione atmosferica, utilizzato principalmente per componenti esterni come targhette identificative o volantini.

I materiali delle guarnizioni impediscono le perdite di gas e garantiscono l'integrità del sistema. Le opzioni comuni includono:

• NBR (gomma nitrilica): Buona resistenza alla compressione ma sensibile alle condizioni atmosferiche. Adatto per aria/gas inerti ma scarsa resistenza all'ozono, all'ammoniaca e al vapore.
• FKM (gomma fluorurata): Eccellente resistenza chimica/all'ozono per applicazioni a media-alta temperatura con tolleranza al calore e flessibilità superiori rispetto al PTFE.
• PTFE (politetrafluoroetilene): Ideale per condizioni di temperatura/pressione estreme con eccezionale resistenza chimica, sebbene privo di elasticità.

Oltre ai materiali, considera questi fattori quando specifichi le valvole pneumatiche:

• Mezzo operativo: La sostanza che la valvola controlla (tipicamente aria compressa)
• Coefficiente di flusso (Cv): Misura la capacità di flusso della valvola
• Intervallo di pressione operativa: Espresso in Pa, bar o psi
• Dimensionamento delle porte: Dimensioni fisiche e tipi di filettatura
• Valori nominali di tensione: Per valvole ad azionamento elettrico
• Tempo di risposta: Velocità di azionamento della valvola

Una corretta selezione delle valvole pneumatiche richiede una valutazione completa delle condizioni operative, delle proprietà dei mezzi e dei requisiti di prestazione per garantire l'affidabilità e la sicurezza del sistema.