Comprendere la selezione dell'attuatore della valvola

La decisione di automatizzare una valvola si basa solitamente su considerazioni quali sicurezza, funzionamento affidabile e costi, tra gli altri fattori. Foto per gentile concessione di SVF Flow Controls.

Il passo più importante nello sviluppo delle specifiche di una valvola è determinare un criterio di dimensionamento.

La decisione di automatizzare una valvola si basa solitamente su una o tutte le seguenti considerazioni.

Tutti gli attuatori hanno diversi scopi distinti che includono:Muovere la valvolaelemento di chiusura (disco, sfera o tappo) nella posizione desiderata.Tenere la valvolaelemento di chiusura nella posizione desiderata.Posizionare la valvolaelemento di chiusura con coppia sufficiente per fornire la specifica di intercettazione desiderata.Fornire una modalità di errore in caso di guasto del sistema. Questo può essere completamente aperto, chiuso o così com'è a seconda dell'applicazione.Fornire la corsa di rotazione richiesta (90°, 180°, ecc.). Le valvole che richiedono più di 90° di rotazione includono valvole a porte multiple.Fornire la velocità operativa richiesta.Tutti gli attuatori possono essere regolati nella velocità del ciclo a seconda degli elementi del circuito di controllo utilizzati.

A volte, è necessario che un ingegnere di processo scelga tra una valvola ad azionamento pneumatico o elettrico per un sistema di processo. Entrambi gli stili presentano vantaggi ed è utile disporre di dati per fare la scelta migliore.

Innanzitutto nella scelta del tipo di attuatore (pneumatico o elettrico) bisogna determinare la fonte di alimentazione più efficace per l'attuatore. I punti da considerare sono:

Gli attuatori pneumatici più pratici utilizzano un'alimentazione di pressione dell'aria compresa tra 40 e 120 psi (tra 3 e 8 bar). Generalmente sono dimensionati per una pressione di alimentazione compresa tra 60 e 80 psi (tra 4 e 6 bar).

Gli attuatori elettrici vengono spesso utilizzati con un'alimentazione da 110 VCA, ma sono disponibili con un'ampia varietà di motori CA e CC monofase e trifase.

A volte è difficile giustificare l'uso di attuatori elettrici in un ambiente pericoloso, ma se l'aria compressa non è disponibile o se un attuatore pneumatico non fornisce le caratteristiche operative richieste, è possibile utilizzare un attuatore elettrico con una custodia adeguatamente classificata.

Quasi tutti i produttori di attuatori elettrici hanno un'opzione per una versione della loro linea di prodotti standard conforme a NEMA VII. Un'altra fonte per indicazioni sulle aree pericolose è disponibile presso ATEX.

D’altro canto, gli attuatori pneumatici sono intrinsecamente “a prova di esplosione”. Quando i controlli elettrici vengono utilizzati con attuatori pneumatici in aree pericolose, sono generalmente più convenienti rispetto agli attuatori elettrici. Le valvole pilota a solenoide (che sono dispositivi elettrici) possono essere montate e alimentate in un'area non pericolosa e collegate all'attuatore. Gli interruttori di finecorsa, per l'indicazione della posizione, possono essere alloggiati in una custodia NEMA VII. La sicurezza intrinseca degli attuatori pneumatici nelle aree pericolose li rende una scelta pratica in queste applicazioni.

Un altro accessorio di sicurezza ampiamente specificato nelle industrie di processo sugli attuatori di valvole è l'opzione con ritorno a molla (fail-safe). In caso di interruzione dell'alimentazione o del segnale, un attuatore con ritorno a molla guida la valvola in una posizione sicura predeterminata. Questa è un'opzione pratica ed economica con gli attuatori pneumatici ed è un motivo importante per l'ampio utilizzo di attuatori pneumatici in tutto il settore.

Gli attuatori elettrici sono disponibili con un'opzione di ritorno a molla o un sistema di backup a batteria per fornire un posizionamento prevedibile in caso di "guasto".

Prima di specificare un attuatore pneumatico o elettrico per l'automazione delle valvole, è importante considerare alcune delle principali caratteristiche prestazionali di ciascuno.

Ciclo di lavoro: Gli attuatori pneumatici hanno un ciclo di lavoro del 100%. In effetti, più lavorano duro, meglio lavorano. Gli attuatori elettrici sono più comunemente disponibili con motori con ciclo di lavoro del 25%. Ciò significa che per evitare il surriscaldamento nelle applicazioni a ciclo elevato, il motore deve riposare frequentemente. Poiché la maggior parte delle valvole automatizzate on-off rimangono inattive per il 95% del tempo, il ciclo di lavoro non costituisce solitamente un problema. Con motori e/o condensatori opzionali, un attuatore elettrico può essere aggiornato al ciclo di lavoro del 100%.