Le elettrovalvole sono dispositivi elettromeccanici utilizzati per controllare il flusso di liquidi o gas in una varietà di applicazioni. Sono spesso utilizzate in sistemi di automazione industriale, impianti idraulici, impianti di condizionamento dell’aria e in molti altri contesti.

Le elettrovalvole funzionano aprendo o chiudendo un passaggio attraverso il quale il fluido può fluire, in risposta a un segnale elettrico. Possono essere utilizzate per regolare la pressione, la portata o la direzione del flusso del fluido in un sistema. Le elettrovalvole possono essere controllate manualmente o automaticamente tramite sistemi di controllo elettronico.

Sono disponibili diverse tipologie di elettrovalvole, ciascuna progettata per scopi specifici. Le più comuni includono elettrovalvole a comando diretto, elettrovalvole a comando indiretto, elettrovalvole bistabili e elettrovalvole proporzionali. La scelta del tipo di elettrovalvola dipenderà dalle esigenze dell’applicazione.

Le elettrovalvole contribuiscono a controllare in modo preciso il flusso dei fluidi e ottimizzare le prestazioni dei sistemi in cui sono impiegate.

Dire che questo componente è la parte fondamentale di tutta l’automazione applicata ai fluidi sembra un po’ eccessivo, ma non lo è affatto.

Ma quanti tipi di elettrovalvole esistono?

Ci sono diversi tipi di elettrovalvole utilizzate in una varietà di applicazioni. Alcuni dei tipi comuni di elettrovalvole includono:

1. Elettrovalvole a due vie: Queste elettrovalvole hanno due posizioni possibili, generalmente aperte o chiuse. Sono comunemente utilizzate per il controllo del flusso di liquidi o gas in un sistema.
2. Elettrovalvole a tre vie: Queste elettrovalvole hanno tre posizioni possibili e sono spesso utilizzate per deviare il flusso da una sorgente a due destinazioni diverse o per mescolare due fluidi.
3. Elettrovalvole a quattro vie: Queste elettrovalvole sono simili alle elettrovalvole a tre vie ma hanno una quarta posizione che consente di interrompere completamente il flusso. Sono comunemente utilizzate in applicazioni di controllo complesse.
4. Elettrovalvole di controllo di pressione: Queste elettrovalvole regolano la pressione di un fluido in un sistema. Possono essere utilizzate per mantenere una pressione costante o per variare la pressione in base alle esigenze.
5. Elettrovalvole di blocco rapido: Queste elettrovalvole sono progettate per chiudere o aprire rapidamente il flusso di fluido in risposta a segnali elettrici. Sono spesso utilizzate in applicazioni di sicurezza.
6. Elettrovalvole proporzionali: Queste elettrovalvole regolano il flusso in modo proporzionale all’input elettrico. Sono spesso utilizzate in sistemi di controllo precisi.

Definiamo che chi controlla l’elettrovalvola è l’attuatore visto nell’articolo “automazione“.

Riassumento velocemente:

• Dei sensori rilevano delle grandezze
• I sensori portano i segnali ai regolatori
• I regolatori, con una logica programmata, fanno uscire dei segnali che comandano gli attuatori

Avevamo visto l’esempio dell’umidificazione in una UTA dove, a seconda della richiesta di umidificazione, un regolatore faceva chiudere od aprire una elettrovalvola montata su una tubazione di acqua.

Vediamo solo gli esempi di elettrovalvole più comuni che possiamo trovare sui nostri impianti (2 e 3 Vie):

L’elettrovalvola a due vie è quella vista per l’umidificazione. Ce ne sono di vari modelli e misure, ma il senso è sempre quello di aprire o chiudere un flusso in una tubazione. Paragonatela a tutti gli effetti ad un rubinetto. Aperto o chiuso.

Chi apre e chiude il rubinetto è l’attuatore con un comando elettrico e con un meccanismo che “gira” letteralmente la manopola.

Un esempio comune è quello della regolazione a zone dei radiatori di casa dove, invece di spegnere totalmente la caldaia, possiamo montare delle elettrovalvole che interrompono il flusso dell’acqua calda con il comando di termostati dedicati (Es: zona giorno e zona notte)

Cito la particolarità delle elettrovalvole a due vie montate su molti fancoil perchè l’attuatore, per ridurre gli spazi, è spesso azionato elettricamente con una resistenza che scalda un liquido termo dilatatore contenuto nell’attuatore stesso. La dilatazione fa si che la valvola chiuda, la retrazione fa si che la valvola apra.

Passiamo ora alla più complessa elettrovalvola a tre vie

Se vogliamo proseguire nel paragone con i rubinetti, la valvola a 3 Vie, paragonatela con un miscelatore.

Le valvole a 3 vie sono valvole che presentano tre porte, di cui una, detta comune, rimane sempre aperta ed è generalmente indicata con le lettere “AB”. Le altre due porte “A” e “B”, anche dette indipendenti, possono essere parzialmente aperte o chiuse grazie al movimento dell’otturatore. Normalmente sono realizzate in modo tale che ad una apertura progressiva di una delle due porte indipendenti si ha una conseguente chiusura dell’altra e viceversa.

Quindi, un’apertura della via di passaggio tra “A” e “AB” corrisponde una chiusura della via tra le porte “B” e “AB”.

Valvola miscelatrice

Le valvole a tre vie possono assumere differenti configurazioni, a seconda delle direzioni dei flussi fra le tre porte.
Se la valvola presenta due ingressi e un’uscita è detta valvola miscelatrice.
In questa configurazione, come suggerisce il nome stesso, la posizione dell’otturatore varia i flussi in ingresso dalle porte “A” e “B” che si uniscono in un unico flusso in uscita attraverso la porta comune “AB”. In questo modo è possibile regolare la percentuale di miscelazione dei flussi in ingresso, passando da un flusso totalmente proveniente dalla porta “A” ad uno totalmente derivato dalla porta “B”. Di conseguenza, le posizioni intermedie dell’otturatore stabiliscono la percentuale di miscelazione dei flussi in ingresso.

Questa configurazione è principalmente utilizzata per le regolazioni di temperatura, sfruttando la miscelazione di flussi in ingresso a temperature diverse allo scopo di ottenere la temperatura desiderata in uscita. 

L’applicazione più intuitiva della valvola miscelatrice è quella dell’utilizzo nella distribuzione dell’acqua calda sanitaria (ACS) dove l’acqua nel bollitore viene prodotta e stoccata a 65°C per la mitigazione della legionella (Vedi articolo), ma non può uscire dai punti di erogazione a più di 48° C per evitare ustioni.

A questo punto penso sia chiaro che l’acqua che esce dal bollitore si collega alla via A, mentre una tubazione di acqua fredda si collega alla via B. L’attuatore viene programmato per la miscelazione dell’acqua a 48°C per consentire l’uscita sulla via AB. Principio esattamente identico al miscelatore del bagno di casa vostra.

Valvola deviatrice

Se invece la valvola presenta un ingresso e due uscite, viene detta valvola deviatrice. In questo modo di funzionamento il flusso proveniente dalla via comune “AB” viene deviato verso le porte “A” o “B”. Di conseguenza, le posizioni intermedie dell’otturatore determinano una precisa quota di ripartizione del flusso tra le due vie di uscita. Grazie a questa modalità di funzionamento, le valvole a tre vie in configurazione deviatrice sono utilizzate per il controllo della portata, senza però variare il flusso in ingresso alla valvola.

Una valvola deviatrice trova diverse applicazioni sulle regolazioni degli impianti HAVC ed in special modo: Negli scambiatori di calore, nelle regolazioni delle batterie di pre riscaldo, del raffrescamento e del post riscaldo delle UTA. E, a volte, anche i fancoil hanno come regolazione una valvola deviatrice.

Ricordiamo brevemente il funzionamento di uno scambiatore dove: Un fluido primario cede calore ad un fluido secondario senza mischiarsi idraulicamente. (Vedi articolo “Gli impianti di riscaldamento“)

In questo caso, quando la sonda di temperatura legge la temperatura impostata dell’acqua (sul tubo arancione del secondario) , fa deviare il flusso dell’acqua calda del primario sulla via AB > B riducendo il passaggio di acqua calda nel primario.

Quando la sonda legge un valore al di sotto della temperatura impostata si riapre la via AB > A e l’acqua calda torna in gran parte a circolare sul primario.

Questi movimenti tra AB > B e AB > A avvengono in maniera modulare.

Con questo concetto, si regola la portata dell’acqua (l/min) all’interno delle apparecchiature (scambiatori, fancoil, UTA ecc..) senza modificare la portata dell’impianto generale per cui, le pompe di circolazione, (vedi articolo) possono tranquillamente tenere i giri invariati.

Scenario totalmente diverso invece con una regolazione con valvole a 2 vie perchè, se in gran percentuale chiuse, riducono parecchio il volume d’acqua circolante nell’impianto. Questo è uno dei motivi fondamentali per montare un inverter sulle pompe che riduca il numero di giri in base al volume/pressione dell’acqua nell’impianto.

Elettrovalvole di blocco rapido

Possiamo vederle montate sulle tubazioni del gas e vengono solitamente comandate da una centralina collegata a sensori di metano (CH4).

I sensori potrebbero rilevare una perdita e quindi far chiudere il flusso del gas con una elettrovalvola montata esternamente al locale.

La particolarità di queste valvole è quella di eseguire la chiusura in maniera molto rapida al ricevimento del comando.