attuatore, come sceglierlo

Man mano che i progetti di impianti vengono aggiornati e iterati, i requisiti di controllo ed automazione delle apparecchiature diventando semprè più diversificati. Per soddisfare le richieste progettuali di controllo vengono utilizzate diverse valvole con sistema di attuazione e controllo da remoto. Per individuare l'attuatore più adatto, è essenziale comprendere gli stessi e le loro caratteristiche e/o differenze in termini di tipo di funzionamento della valvola e funzionamento dell'attuatore.

Tipi di funzionamento delle valvole

Funzionamento rotativo (a un quarto di giro)

Ciò include valvole a maschio, valvole a sfera e valvole a farfalla. Questi tipi di valvole sono generalmente più facili da montare con l'attuatore appropriato in quanto l'operazione è relativamente semplice e richiede una rotazione di 90 gradi alla coppia appropriata.

Funzionamento multigiro

Questo gruppo di valvole ha steli non rotanti ascendenti o non rotanti e richiede più giri per spostare l'elemento di chiusura della valvola dalla posizione aperta a quella chiusa. Alcuni esempi dei tipi di valvole presenti in questo gruppo includono valvole a globo, saracinesche a coltello, valvole a saracinesca, e tutte quelle che presentano un azionamento a 1/2 di vite.

Tipi di attuatori per valvole

Attuatori pneumatici a un quarto di giro

Questi tipi di attuatori sono versatili e possono essere utilizzati dove l'energia elettrica non è prontamente disponibile o in applicazioni in cui la semplicità e l'affidabilità sono prioritarie. Hanno anche una vasta gamma di capacità, dagli attuatori più piccoli che erogano pochi Nm di coppia agli attuatori più grandi, che possono fornire 8000 Nm o più di coppia. La maggior parte degli attuatori pneumatici utilizza un cilindro accoppiato con un meccanismo che trasforma il movimento lineare generato nel cilindro nel movimento di un quarto di giro richiesto per il funzionamento della valvola. L'aggiunta di una molla contrapposta consente uno spegnimento positivo in caso di emergenza.

Attuatori pneumatici multigiro

Quando è richiesta un'uscita multigiro per azionare una valvola di tipo lineare, come una valvola a saracinesca o una valvola a globo, gli attuatori pneumatici sono una soluzione comune. Mentre gli attuatori elettrici sono spesso utilizzati per questi tipi di valvole, gli attuatori pneumatici sono opzioni praticabili per applicazioni in cui l'elettricità non è prontamente disponibile.

Attuatori elettrici multigiro

Questi tipi di attuatori sono tra i più comuni e i più affidabili. Sono in grado di azionare rapidamente alcune delle valvole più grandi e sono alimentati da un motore elettrico monofase o trifase che aziona una combinazione di ingranaggi. Successivamente la rotazione di questi ingranaggi, agganciati con un quadrante alla testa dello stelo, innestano il movimento rotatorio della valvola per aprirla o chiuderla. Spesso includono un meccanismo di disinnesto e un accessorio esterno al corpo dell'attuatore che consente il funzionamento manuale in caso di interruzione di corrente.

Attuatori elettrici a un quarto di giro

Simile nel design agli attuatori elettrici multigiro, la differenza principale è che l'elemento finale è posizionato in un quadrante che offre 90 gradi di rotazione. Questi tipi di attuatori sono compatti e spesso utilizzati in valvole più piccole e, poiché hanno requisiti di alimentazione inferiori, possono essere configurati con un'alimentazione di emergenza (come una batteria) per un funzionamento a prova di guasto (File Safe)

Attuatori manuali

Gli attuatori manuali, talvolta impropriamente definiti "riduttori", utilizzano leve, ruote e/o ingranaggi per facilitare il movimento. Gli attuatori manuali differiscono dagli attuatori automatici, in quanto gli attuatori automatici hanno una fonte di alimentazione esterna che fornisce la forza e il movimento necessari per azionare una valvola automaticamente o da remoto. Per molte valvole, il funzionamento manuale non è un'opzione, sia perché l'applicazione include valvole in tubazioni remote sia a causa della forza pura richiesta per il funzionamento. Ovviamente il limite maggiore è rappresentato nelle applicazioni che richiedono la precauzione di sicurezza di consentire l'arresto immediato.

Funzioni dell'attuatore 

Spostamento dell'elemento di chiusura della valvola nella posizione appropriata. Un elemento di chiusura è in genere un tappo, un disco o una sfera e un attuatore deve avere una forza sufficiente per spostarlo anche in condizioni difficili o indesiderabili. Inoltre, deve essere dotato dei comandi necessari per dirigerlo.

Tenendo in posizione l'elemento di chiusura della valvola. Una volta nella posizione desiderata, un attuatore della valvola deve essere in grado di tenerlo in posizione. In alcune applicazioni, come le applicazioni di strozzamento, ciò richiede una molla robusta o una potenza fluida o una rigidità meccanica per mantenere l'elemento di chiusura saldamente in posizione.

Posizionare il corretto attuatore con una coppia sufficiente per soddisfare le specifiche di arresto desiderate. Alcuni tipi di valvole possono richiedere accessori speciali per il dimensionamento dell'attuatore per sostenere una coppia sufficiente a mantenere le posizioni chiuse.

Avere una modalità di errore. In caso di guasto del sistema, è necessario che si verifichi una modalità di guasto la quale, a seconda del progetto di impianto può essere: così com'è, completamente chiusa o completamente aperta.

Avere il valore di rotazione corretto. Alcune valvole richiedono una certa rotazione, spesso di 90 o 180 gradi. Le valvole multivie spesso richiedono più di 90 gradi di rotazione e gli attuatori elettrici sono generalmente preferiti per applicazioni che richiedono una rotazione superiore a 180 gradi, poiché non sono limitati meccanicamente nella rotazione.

Fornire la giusta velocità operativa. La velocità del ciclo di un attuatore può essere regolata con elementi del circuito di controllo, ma velocità del ciclo inferiori alla metà del tempo di ciclo tipico dell'attuatore richiedono un'attenta selezione della valvola. Possono essere necessari attuatori pneumatici appositamente preparati per alte velocità di ciclo senza rischiare di danneggiare le parti della valvola.

Oltre a quanto sopra, ci sono fattori come la velocità operativa, la frequenza operativa e le sicurezze richieste che devono essere considerati per selezionare un attuatore