product overview elettrovalvole proporzionali

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Elettrovalvole ProporzionaliProduct Overview

Bürkert | Elettrovalvole proporzionali2

Indice3

4

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10

15

22

25

29

30

Introduzione

Il fascino di Bürkert

Panoramica prodotti

Selezione valvole

Impostazione e funzionamento delle elettrovalvole proporzionali

Dimensionamento dell’orifizio

Applicazioni tipiche

Progettazione di sistema

Presenza nel Mondo

3Introduzione

Dopo più di sessant’anni in cui ha profuso quotidianamente tutto il suo impegno

nella misura e nel controllo dei fluidi, oggi Bürkert non può non essere uno dei

massimi esperti nel settore dei fluidi e delle loro caratteristiche. Gli ingegneri e i

tecnici Bürkert sperimentano in continuazione con i fluidi, interpretando i risultati

in modo estremamente pratico, fedeli al principio che "non si finisce mai di

imparare". Sono quindi in grado di integrare le informazioni di ritorno su tali effetti,

i risultati delle ricerche interne, le richieste del mercato e la specificità degli ordini

dei clienti in vista dello sviluppo di prodotti sempre più efficienti.

Ad oggi abbiamo sviluppato più di 30.000 prodotti che vanno a costituire un

catalogo completo e molto ricco. Questo opuscolo sulle elettrovalvole

proporzionali illustra solo una parte della nostra eccezionale gamma di prodotti,

che ci rende un'Azienda leader in questo segmento di mercato. Possiamo ora

opportunamente passare ad esaminare la tecnologia alla base delle

elettrovalvole di controllo, spesso chiamate anche elettrovalvole proporzionali, e

le applicazioni cui sono destinate.

Le elettrovalvole proporzionali sono valvole nelle quali lo spostamento del nucleo

è comandato da un segnale elettrico per mezzo di un campo magnetico creato

all’interno di un solenoide. Servono a regolare la portata di liquidi o gas grazie

allo spostamento del nucleo in funzione del segnale di comando. All’interno

della valvola agiscono due forze contrastanti: quella della molla e quella del

campo magnetico. In assenza di alimentazione elettrica, la molla spinge

l’otturatore direttamente sulla sede della valvola, chiudendone l’uscita. Non

appena il solenoide è eccitato, l’otturatore si solleva, la valvola si apre e il fluido

può passare.

Le elettrovalvole proporzionali sono installate nei dispositivi elettronici per

tecnologie analitiche o medicali, per il controllo di bruciatori, nei circuiti di

raffreddamento, nei sistemi di dosaggio del combustibile, nella tecnologia delle

celle a combustibile e nei regolatori di portata compatti. Qualunque sia l'utilizzo,

queste valvole convincono per la loro affidabilità e precisione.

Le elettrovalvole proporzionali Bürkert sono piccole, compatte e ottimizzate nei

costi; la semplicità dell'azionamento diretto, le rende perfette per i circuiti di

controllo ad anello chiuso. Ma c’è di più: l’ultima generazione delle nostre

elettrovalvole proporzionali è caratterizzata da grande precisione, sensibilità,

minima rumorosità e lunga durata.

Questo breve catalogo che illustra i nostri prodotti, le loro caratteristiche di

funzionalità e le relative aree di applicazione, è quasi un’istantanea dello stato

attuale della tecnologia delle elettrovalvole poiché Bürkert è sempre attenta allo

sviluppo delle metodologie di controllo e misura dei fluidi.

La tecnologia delle elettrovalvole proporzionali

4 Il fascino di Bürkert

Benvenuti nell’affascinante mondo dei sistemi di controllo dei fluidi

Quando si parla di misura e controllo di liquidi e gas, noi siamo al vostro fianco come consulenti di prodotti sofisticati

e affidabili come risolutori di problemi senza perdere di vista il panorama globale. Dal 1946, anno in cui abbiamo

cominciato la nostra attività, ci siamo sviluppati fino a divenire uno dei maggiori fornitori di sistemi di controllo dei fluidi

del mondo, mantenendoci nel contempo un'Azienda famigliare saldamente fondata sui valori di base, che improntano il

modo in cui pensiamo e agiamo.

ESPERIENZA Ci sono cose che non ci appartengono di natura. Dobbiamo raccoglierle passo dopo passo, accogliendole dagli altri,

in un processo continuo e ininterrotto che le rende preziose. L’esperienza è una di queste realtà. Proprio in virtù dei

molti anni dedicati a studiare soluzioni basate sulla tecnologia delle valvole proporzionali, possiamo proporre un’ampia

gamma di servizi “ad hoc”: dalle fasi di consulenza, sviluppo e simulazione CAD in 3D fino al collaudo e all’assistenza

post-vendita sia in relazione a prodotti singoli, sia nel caso di un sistema rivoluzionario che copra l’intero processo di

controllo. Approfittatevi della nostra esperienza!

cORAGGIO Chi lavora solo in vista dell’ottimizzazione di cose che già esistono, alla fine si scontra con un limite: tecnico, finanziario

o personale. Per superare questi limiti, ci vuole coraggio. Coraggio di essere diversi e credere nelle proprie idee, di

avventurarsi nell’ignoto cercando nuovi modi per sviluppare prodotti fino ad allora inconcepibili. Noi abbiamo questo

coraggio. Integrando al meglio le nostre competenze in tutti i settori, rendiamo disponibile i molti vantaggi della nostra

conoscenza a 360° nel controllo dei gas e dei liquidi.

VIcINANZA Ci sono cose che semplicemente si danno per scontate e solo quando non ci sono più, ci si rende conto di quanto

fossero davvero importanti. Questo vale in particolar modo per la vicinanza, senza la quale è molto difficile costruire

delle buone relazioni e instaurare una valida comprensione reciproca. Noi che siamo un'Azienda di medie dimensioni

saldamente radicata, lo sappiamo bene ed è questa la ragione per cui facciamo in modo di essere sempre vicino ai

nostri clienti, per lavorare al loro fianco e sviluppare soluzioni ottimali per i loro progetti riguardanti il controllo di gas

o liquidi. La nostra presenza globale in ben trentacinque paesi, ci consente di poter proporre tempestivamente le più

recenti innovazioni tecniche ai nostri clienti di tutto il mondo.

5

Questo catalogo presenta una panoramica delle valvole miniaturizzate e delle micro-pompe Bürkert per la movimentazione precisa e sicura di piccoli volumi di liquidi.

Questo catalogo fornisce informazioni tecniche unitamente a una dettagliata panoramica dei nostri regolatori e misuratori di portata massica.

Questo catalogo illustra le nostre elettrovalvole proporzionali con le relative caratteristiche, funzioni e applicazioni tipiche.

Bürkert propone un’ampia gamma di elettrovalvole servo-assistite e ad azione diretta. Maggiori dettagli all’interno del catalogo.

Bürkert offre una modularità illimitata per il controllo di processo mediante l’uso di valvole a sede inclinata, a sfera e a membrana in una vasta gamma di configurazioni.

Qui potete esaminare la nostra gamma di valvole pneumatiche, isole di valvole e sistemi di automazione nonché informazioni sulla costruzione dei nostri cabinet di controllo.

Product Overview

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Process and Control Valves

Gamma dei Prodotti Bürkert

Noi siamo tra i pochi fornitori sul mercato in grado di ricoprire ogni aspetto del controllo di processo. Infatti, la nostra

gamma di prodotti attuale, spazia dalle elettrovalvole agli attuatori pneumatici e ai sensori passando dalle valvole

analitiche e di processo.

Qui potete trovare i nostri sensori, trasmettitori e regolatori per misurare e controllare portata, temperatura, pressione, livello, pH/ORP e conducibilità.

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Sensors, Transmitters and ControllersProduct Overview


Modello 2822 2871 2873 2875 2836 6024 Basso-∆p 6223 AltaPortata ²)

Principio

funzionamento

Otturatore direttamente sulla

sede della valvola (NC)











Otturatore direttamente sul servopistone (NC)

Caratteristiche Guida dell’otturatore senza

attrito

Guida dell’otturatore senza

attrito


attrito


attrito

Anello di scorrimento Anello di scorrimento Servo-assistita

Larghezza del

solenoide

20 mm 20 mm 32 mm 49 mm 72 mm 49 mm 32-43 mm

Consumo 1-5 W(secondo l’applicazione)

2-5 W(secondo l’applicazione)

9 W 16 W 24 W 18 W 8-15 W

Dimensioni orifizio 1) 0,05-1 mm 0,8-2 mm 0,8-4 mm 2-8 mm 3-12 mm 8-12 mm 10-20 mm

Ripetibilità 0,25 % del fondo scala 0,25 % del fondo scala 0,5 % del fondo scala 0,5 % del fondo scala 1 % del fondo scala 0,5 % del fondo scala 1 % del fondo scala

Sensibilità 0,1 % del fondo scala 0,25 % del fondo scala 0,25 % del fondo scala 0,25 % del fondo scala 0,5 % del fondo scala 0,5 % del fondo scala 1 % del fondo scala

Dinamica di

regolazione

0,2-100 % 0,5-100 % 0,5-100 % 0,5-100 % 4-100 % 4-100 % 10-100 %

Tempo di risposta <10 ms <15 ms <20 ms <25 ms <100 ms <50 ms <200 ms

Materiale valvola Ottone, acciaio inox Ottone, acciaio inox Ottone, acciaio inox Ottone, acciaio inox Ottone, acciaio inox Ottone, acciaio inox Ottone, acciaio inox

Materiale tenuta (tipo) FKM, EPDM FKM, EPDM FKM, EPDM FKM, EPDM FKM, EPDM FKM FKM

Connessione al

processo

1/8", sottobase 1/8", sottobase 1/8", 1/4", sottobase 3/8", 1/2", sottobase 1/2", 3/4" 1/2", 3/4" 3/8", 1/2", 3/4", 1"

Applicazioni tipiche – Apparecchiature mediche e analitiche

– Trattamento gas di scarico

– Apparecchiature mediche e analitiche

– Controllo bruciatori– Tecnologia celle combustibile– Controllo plasma– Verniciatura a polvere

– Controllo bruciatori– Trattamento gas di scarico– Dosaggio gas inerti– Controllo plasma– Controllo del vuoto– Dosaggio combustibile

– Tecnologia celle a combustibile– Tecnologia di banco prova– Controllo bruciatori– Controllo del vuoto– Controllo livello riempimento

– Raffreddamento– Dosaggio gas inerti

– Dosaggio gas combustibile – Riduzione della portata dell'aria

– Circuiti riscaldamento / raffreddamento– Dosaggio acqua

Panoramica prodottiLe elettrovalvole proporzionali della gamma STANDARD (Modelli 2822, 2871, 2873, 2875) differiscono dalle

valvole BASIC soprattutto nella dinamica di regolazione (1:200 invece di 1:25). Le valvole della gamma BASIC

(Modelli 2861, 2863, 2865) non sono illustrate in questa pubblicazione.

7

Modello 2822 2871 2873 2875 2836 6024 Basso-∆p 6223 AltaPortata ²)

Principio

funzionamento













Otturatore direttamente sul servopistone (NC)

Caratteristiche Guida dell’otturatore senza

attrito


attrito


attrito


attrito

Anello di scorrimento Anello di scorrimento Servo-assistita

Larghezza del

solenoide

20 mm 20 mm 32 mm 49 mm 72 mm 49 mm 32-43 mm

Consumo 1-5 W(secondo l’applicazione)

2-5 W(secondo l’applicazione)

9 W 16 W 24 W 18 W 8-15 W

Dimensioni orifizio 1) 0,05-1 mm 0,8-2 mm 0,8-4 mm 2-8 mm 3-12 mm 8-12 mm 10-20 mm

Ripetibilità 0,25 % del fondo scala 0,25 % del fondo scala 0,5 % del fondo scala 0,5 % del fondo scala 1 % del fondo scala 0,5 % del fondo scala 1 % del fondo scala

Sensibilità 0,1 % del fondo scala 0,25 % del fondo scala 0,25 % del fondo scala 0,25 % del fondo scala 0,5 % del fondo scala 0,5 % del fondo scala 1 % del fondo scala

Dinamica di

regolazione

0,2-100 % 0,5-100 % 0,5-100 % 0,5-100 % 4-100 % 4-100 % 10-100 %

Tempo di risposta <10 ms <15 ms <20 ms <25 ms <100 ms <50 ms <200 ms

Materiale valvola Ottone, acciaio inox Ottone, acciaio inox Ottone, acciaio inox Ottone, acciaio inox Ottone, acciaio inox Ottone, acciaio inox Ottone, acciaio inox

Materiale tenuta (tipo) FKM, EPDM FKM, EPDM FKM, EPDM FKM, EPDM FKM, EPDM FKM FKM

Connessione al

processo

1/8", sottobase 1/8", sottobase 1/8", 1/4", sottobase 3/8", 1/2", sottobase 1/2", 3/4" 1/2", 3/4" 3/8", 1/2", 3/4", 1"

Applicazioni tipiche – Apparecchiature mediche e analitiche

– Trattamento gas di scarico

– Apparecchiature mediche e analitiche

– Controllo bruciatori– Tecnologia celle combustibile– Controllo plasma– Verniciatura a polvere

– Controllo bruciatori– Trattamento gas di scarico– Dosaggio gas inerti– Controllo plasma– Controllo del vuoto– Dosaggio combustibile

– Tecnologia celle a combustibile– Tecnologia di banco prova– Controllo bruciatori– Controllo del vuoto– Controllo livello riempimento

– Raffreddamento– Dosaggio gas inerti

– Dosaggio gas combustibile – Riduzione della portata dell'aria

– Circuiti riscaldamento / raffreddamento– Dosaggio acqua

¹) Prestazioni di portata alle pagine 10-13²) Solo liquidiIl mod. 2871 è uno sviluppo del mod. 2824,Il mod. 2873 è uno sviluppo del mod. 2833, Il mod. 2875 è uno sviluppo del mod. 2835.


Modello 8605 8611

Funzione Controllo digitale PWM Controller digitale PI,

Regolatore a 2 e a 3 stati

Controllo On/Off

Versioni Montaggio su guida o sulla valvola Montaggio su raccordo, a parete, su guida, in armadio o su valvola

Segnali – Set point (0-5 V, 0-10 V, 0-20 mA, 4-20 mA)

– Uscita PWM (80 Hz-6 kHz)

– Set-point (0-10V o 4-20mA)– Valore di processo reale (4-20mA)– Ingresso sensore (4-20mA, 0-10V, Pt100 o frequenza) es. pressione, temperatura o portata– Segnale di controllo (4-20mA, 0-10V o PWM)– Ingresso binario– Uscita binaria

Tensione di esercizio 12, 24 VDC 24 VDC

Massimo consumo 1 W (senza valvola) 2 W (senza valvola)

Uscita valvola Massimo 2 A (PWM) Massimo 2 A (PWM)

Funzioni software – Impostazione valvola (frequenza, apertura min/max)– Esclusione del punto zero– Compensazione della temperatura– Funzione di rampa– Parametrizzazione del download/upload

– Impostazione regolatore– Impostazione valvola (sono memorizzate tutte le elettrovalvole proporzionali Bürkert)– Impostazione sensore (sono memorizzati tutti i sensori di portata Bürkert)– Configurazione dei segnali di commutazione (binaria)– Scalatura dei segnali di set-point e del valore di processo– Impostazione sensore– Codice di sicurezza

Elettronica di controllo per le elettrovalvole proporzionali

9Product Overview

Modello 8605 8611

Funzione Controllo digitale PWM Controller digitale PI,

Regolatore a 2 e a 3 stati

Controllo On/Off

Versioni Montaggio su guida o sulla valvola Montaggio su raccordo, a parete, su guida, in armadio o su valvola

Segnali – Set point (0-5 V, 0-10 V, 0-20 mA, 4-20 mA)

– Uscita PWM (80 Hz-6 kHz)

– Set-point (0-10V o 4-20mA)– Valore di processo reale (4-20mA)– Ingresso sensore (4-20mA, 0-10V, Pt100 o frequenza) es. pressione, temperatura o portata– Segnale di controllo (4-20mA, 0-10V o PWM)– Ingresso binario– Uscita binaria

Tensione di esercizio 12, 24 VDC 24 VDC

Massimo consumo 1 W (senza valvola) 2 W (senza valvola)

Uscita valvola Massimo 2 A (PWM) Massimo 2 A (PWM)

Funzioni software – Impostazione valvola (frequenza, apertura min/max)– Esclusione del punto zero– Compensazione della temperatura– Funzione di rampa– Parametrizzazione del download/upload

– Impostazione regolatore– Impostazione valvola (sono memorizzate tutte le elettrovalvole proporzionali Bürkert)– Impostazione sensore (sono memorizzati tutti i sensori di portata Bürkert)– Configurazione dei segnali di commutazione (binaria)– Scalatura dei segnali di set-point e del valore di processo– Impostazione sensore– Codice di sicurezza

Caratteristiche Vantaggi

Semplice, compatta e ad azione diretta, senza feedback di posizione

Progetto efficiente ed economico Reazione rapida

Guida dell’otturatore con molla piatta Ottima ripetibilità che consente una impostazione affidabile dei processi più e più volte. Alta sensibilità e ampia dinamica di regolazione

Bobina in resina epossidica stampata,sistema valvola incapsulato ermeticamente

Elevata classe di protezione (IP 65)Sicurezza

Controllo PWM Bassa isteresi Prevenzione dall'attrito staticoOttima sensibilità di risposta

Guarnizione di tenuta integrata nell’otturatore Funzionalità ermetica Non è richiesta la valvola d’intercettazione aggiuntiva

Risultati precisi e ripetibili dalle elettrovalvole proporzionali


Selezione valvole

kVs [m³/h]/ cV [US Gal/min] 1) DN Massima pressione di esercizio [bar/psi] Modello

[mm] 00,2 /2,9

0,4 /5,8

0,57,2

0,7 /10,1

1 /14,5

1,5 / 21,7

2 /29,0

3 /43,5

3,5 /50,7

4 /58,0

5 /72,5

6 /87,0

8 /116,0

10 /145,0

12 /174,0

16 /232,0

25 /362,6

0,018 / 0,021 0,8

0,04 / 0,047 1,2

0,06 / 0,07 1,5

0,10 / 0,12 2,0 2873

0,15 / 0,18 2,5

0,22 / 0,26 3,0

0,32 / 0,37 4,0

0,12 / 0,14 2,0

0,25 / 0,29 3,0

0,45 / 0,52 4,0 2875

0,80 / 0,93 6,0

1,10 / 1,28 8,0


[mm] 00,2 /2,9

0,4 /5,8

0,57,2

0,7 /10,1

1 /14,5

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3 /43,5

3,5 /50,7

4 /58,0

5 /72,5

6 /87,0

8 /116,0

10 /145,0

12 /174,0

16 /232,0

25 /362,6

0,00006 / 0,00007 0,05

2822

0,00025 / 0,00029 0,1

0,0010 / 0,0011 0,2

0,0020 / 0,0023 0,3

0,0040 / 0,0046 0,4

0,010 / 0,011 0,6

0,018 / 0,021 0,8

0,027 / 0,031 1,0

0,018 / 0,021 0,8

0,027 / 0,031 1,0 2871

0,038 / 0,044 1,2

0,055 / 0,064 1,6

0,090 / 0,105 2,0

11


[mm] 00,2 /2,9

0,4 /5,8

0,57,2

0,7 /10,1

1 /14,5

1,5 / 21,7

2 /29,0

3 /43,5

3,5 /50,7

4 /58,0

5 /72,5

6 /87,0

8 /116,0

10 /145,0

12 /174,0

16 /232,0

25 /362,6

0,018 / 0,021 0,8

0,04 / 0,047 1,2

0,06 / 0,07 1,5

0,10 / 0,12 2,0 2873

0,15 / 0,18 2,5

0,22 / 0,26 3,0

0,32 / 0,37 4,0

0,12 / 0,14 2,0

0,25 / 0,29 3,0

0,45 / 0,52 4,0 2875

0,80 / 0,93 6,0

1,10 / 1,28 8,0

¹) Maggiori dettagli sul valore kVs/cV e sulla scelta delle dimensioni a pag. 22


[mm] 00,2 /2,9

0,4 /5,8

0,57,2

0,7 /10,1

1 /14,5

1,5 / 21,7

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3,5 /50,7

4 /58,0

5 /72,5

6 /87,0

8 /116,0

10 /145,0

12 /174,0

16 /232,0

25 /362,6

0,00006 / 0,00007 0,05

2822

0,00025 / 0,00029 0,1

0,0010 / 0,0011 0,2

0,0020 / 0,0023 0,3

0,0040 / 0,0046 0,4

0,010 / 0,011 0,6

0,018 / 0,021 0,8

0,027 / 0,031 1,0

0,018 / 0,021 0,8

0,027 / 0,031 1,0 2871

0,038 / 0,044 1,2

0,055 / 0,064 1,6

0,090 / 0,105 2,0


Nota:-Tutte le valvole sono adatte per temperatura del fluido da -10 a +90°C.-Alimentazione tipica: 24Vcc-Tutte le valvole possiedono classe di protezione IP 65. In generale:Più grande è l’orifizio della valvola, minore è la massima pressione di esercizio alla quale la valvola si chiude ermeticamente.

Selezione valvole


[mm] 00,2 /2,9

0,4 /5,8

0,57,2

0,7 /10,1

1 /14,5

1,5 / 21,7

2 /29,0

3 /43,5

3,5 /50,7

4 /58,0

5 /72,5

6 /87,0

8 /116,0

10 /145,0

12 /174,0

16 /232,0

25 /362,6

0,25 / 0,29 3,0

0,40 / 0,46 4,0

0,90 / 1,05 6,02836

1,5 / 1,7 8,0

2,0 / 2,3 10,0

2,5 / 2,9 12,0

1,4 / 1,6 8,0

2,0 / 2,3 10,0

2,8 / 3,2 12,06024

1,4 / 1,6 10,0 2)

2,5 / 2,9 13,0 2)

5 / 5,8 20,0 2)

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13


[mm] 00,2 /2,9

0,4 /5,8

0,57,2

0,7 /10,1

1 /14,5

1,5 / 21,7

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5 /72,5

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0,40 / 0,46 4,0

0,90 / 1,05 6,02836

1,5 / 1,7 8,0

2,0 / 2,3 10,0

2,5 / 2,9 12,0

1,4 / 1,6 8,0

2,0 / 2,3 10,0

2,8 / 3,2 12,06024

1,4 / 1,6 10,0 2)

2,5 / 2,9 13,0 2)

5 / 5,8 20,0 2)

6223

¹) Maggiori dettagli sul valore kVs/cV e sulla scelta delle dimensioni a pag. 22

²) Massima pressione differenziale ammessa: 3 bar

Bürkert | Elettrovalvole proporzionali1414 Aufbau und Funktion eines Solenoid control-Magnetventils

15

Fig. 1: Schema di un circuito di controllo ad anello chiuso

Sensore di portata

Segnale valvolaproporzionale

Impostazione set-point

Ingresso linea

Uscita linea

Elettrovalvola di comando

Valore reale x Elettronica di controllo

xout

Feedback valore reale

xd = w-x

wy

Impostazione e funzionamento delle elettrovalvole proporzionali

Valvola proporzionale, valvola modulante, valvola dosatrice: termini diversi che in realtà indicano

sempre lo stesso prodotto. Nell’uso quotidiano correlato ai processi di lavorazione, questi

componenti vengono comunemente chiamati valvole proporzionali con chiaro riferimento alla

loro funzione, che è quella di controllare e regolare la portata di fluidi in scorrimento. Le valvole

proporzionali possono essere azionate in modi diversi tra cui pneumaticamente, elettricamente,

piezo-elettronicamente ed elettromagneticamente.

I vari principi di azionamento differiscono fondamentalmente in termini di prezzo, dimensioni, tipo di

separazione dei fluidi, dinamica e proprietà delle forze in gioco.

Le valvole proporzionali azionate elettromagneticamente sono definite "elettrovalvole di comando"

o "valvole proporzionali " e hanno una dimensione dell’orifizio inferiore a 12 mm (valvole ad azione

diretta) o di 8-25 mm (valvole servoassistite). Le elettrovalvole proporzionali sono utilizzate come

valvole dosatrici nei circuiti di controllo ad anello chiuso, in cui la valvola elimina la differenza tra il

valore di riferimento e il valore reale del processo mappato (vedi fig. 1). Tuttavia, le elettrovalvole

proporzionali, in funzione del tipo di valvola e di applicazione, sono utilizzate anche nei circuiti di

comando ad anello aperti, nei quali la valvola opera senza alcun feedback sul valore di processo reale .


Le elettrovalvole proporzionali di Bürkert sono sviluppate sulla base delle elettrovalvole d’intercettazione.

In assenza di alimentazione elettrica, la molla costringe l’otturatore direttamente sulla sede nella valvola

che resta chiusa. Quando la corrente elettrica attraversa il solenoide (bobina), si origina un magnetismo

che fa sollevare l’otturatore contrastando l’azione della molla e la valvola si apre. Grazie alle modifiche

costruttive applicate alle elettrovalvole d’intercettazione, è possibile bilanciare l’azione della molla e

la forza magnetica per qualsiasi valore di corrente che attraversi la bobina. L’intensità della corrente

nella bobina e la forza magnetica influenzano sia la corsa dell’otturatore, sia la percentuale di apertura

della valvola, per cui l’apertura della valvola (portata) e la corrente nella bobina (segnale di comando)

idealmente dipendono linearmente l’una dall’altra (vedi fig. 2).

Tipico delle elettrovalvole proporzionali ad azione diretta è la direzione del fluido sotto sede. Il fluido che

scorre all’interno provenendo dal basso esercita una pressione che si unisce alla forza magnetica nel

contrastare l’azione della molla, la quale agisce dall’alto. Per questa sola ragione ha senso impostare i limiti

di esercizio minimo e massimo della portata (corrente nella bobina) in condizioni operative. In assenza di

alimentazione elettrica, le elettrovalvole proporzionali Bürkert sono chiuse (NC = normalmente chiuse)

Chiusa Posizione intermedia controllata Aperta

Fig. 2: Principio di funzionamento delle elettrovalvole proporzionali ad azione diretta

Sinistra: Caratteristica di una valvola d’intercettazione elettromagnetica

Destra: Caratteristica di una valvola proporzionale elettromagnetica

Segnale di comando

Segnale di comando

Por

tata

Por

tata

Impostazione e funzionamento delle elettrovalvole proporzionali 17

Con una geometria regolare dell’otturatore e del contro-otturatore/stopper (geometria a stopper

piatto), la forza magnetica cala eccessivamente al crescere dello spazio vuoto, rendendo impossibile

l’uso della valvola come valvola proporzionale. Uno stato di perfetto bilanciamento tra la molla e la forza

magnetica a valori diversi di corrente elettrica può essere raggiunto solo grazie al design specifico di

entrambi i componenti, che prevede un’area conica all’esterno dello stopper e una curvatura speculare

nella parte superiore dell’otturatore (vedi geometria a stopper conico in fig. 3).

Con il solenoide diseccitato, basta l’azione della molla a chiudere la valvola. Una tenuta incorporata

nella base dell’otturatore garantisce che il fluido non trafili dalla valvola chiusa.

L’otturatore è guidato con precisione all’interno del corpo valvola da un apposito perno (in alto) e

da una molla piatta (sul fondo). Più facilmente scorre l’otturatore attraverso la bobina, maggiore è

la sensibilità di risposta e meglio riproducibili sono le posizioni di controllo. Infatti, oltre alla forza

magnetica e all’azione della molla, inevitabilmente entra in gioco una terza forza, indesiderata per

le sue conseguenze: si tratta dell’attrito che disturba le caratteristiche di regolazione. Tuttavia, è

possibile ridurlo in modo significativo mediante un’accurata azione di guida dell’otturatore e un

controllo elettronico particolare.

Fig. 3: Confronto tra il progetto a stopper piatto e quello a stopper conico

Geometria a stopper piatto (valvola d’intercettazione)

Geometria a stopper conico (elettrovalvola proporzionale)

Stopperconico

Stopper piatto

Contro-otturatore/ stopper

Otturatore


In teoria, il magnete proporzionale è controllabile mediante una tensione in c.c. variabile, ma l’eventuale

presenza di attrito statico nei punti di guida dell’otturatore compromette la sensibilità della valvola con

aumento dell’isteresi. Si può evitare questo inconveniente utilizzando un'elettronica di controllo speciale

che converte il segnale d’ingresso normale in un segnale di tensione modulata in funzione dell’ampiezza

dell’impulso (il cosiddetto “controllo PWM”, vedi fig. 4). L’otturatore è indotto a oscillazioni di debole

ampiezza e veloci. A causa di tali oscilazioni la condizione di equilibrio dell’otturatore è mantenuta e

l’attrito di scorrimento resta costante. Il movimento oscillatorio dell’otturatore non produce alcun effetto

sul comportamento del fluido in scorrimento.

Con controllo PWM e alimentazione in tensione costante, la corrente effettiva nella bobina è funzione

del "duty cycle" dell'onda quadra. In questo caso, la frequenza PWM è armonizzata da un lato con

la sua frequenza di risonanza e lo smorzamento del sistema molla/otturatore, dall’altro lato con

l’induttanza del circuito magnetico. Se il "duty cycle" t1/T (t1: periodo attivo, T: durata ciclo, f=1/T:

frequenza) aumenta, aumenta anche la corrente effettiva "I" nella bobina, perché è aumentata anche

la parte attiva dell'onda quadra. Parimenti, se il "duty cycle" diminuisce, si riduce anche la corrente

effettiva nella bobina.

In linea generale, le bobine piccole (quali i mod. 2822, 2871) con bassa forza magnetica reagiscono

sensibilmente alle frequenze più elevate, mentre a quelle basse generano forti ampiezze di movimento

e un livello di rumorosità non necessario. Le bobine grandi con un’elevata forza magnetica (quali il mod.

2875) alle basse frequenze danno solo origine a vibrazioni che producono attrito di scorrimento.

Il controllo delle elettrovalvole proporzionali

U

24V

La variazione dell’ampiezza dell’impulso causa correnti diverse nella bobina

t1 Tt

Fig. 4: Segnale di controllo PWM

Corrente bobina media

Corrente bobina effettiva (I)

Impostazione e funzionamento delle elettrovalvole proporzionali 19

Funzioni tipiche dell’elettronica di controllo

Controllo della corrente per compensare il riscaldamento della bobina

Poiché il riscaldamento della bobina modifica l’efficienza della resistenza elettrica nel tempo, è

opportuno poter controllare la corrente nella bobina elettronicamente. Il controllo della corrente è

particolarmente importante nei circuiti di controllo aperti mentre è irrilevante nei circuiti di controllo di

processo ad anello chiuso.

Regolazione della corrente minima e massima nella bobina secondo le condizioni di

pressione specifiche dell'applicazione

I valori di corrente devono essere impostati in condizioni operative mentre la valvola comincia

ad aprirsi e quando è completamente aperta. I limiti di esercizio dei vari modelli dipendono dalla

dimensione dell’orifizio e dalle diverse condizioni di pressione nel sistema (pressione primaria e

contropressione). Per tutte le elettrovalvole proporzionali ad azione diretta che ricevono il fluido

sotto sede, il valore di corrente per l’apertura diminuisce man mano che la pressione d’ingresso

aumenta. Quindi, con una riduzione via via maggiore della pressione nella valvola, diminuisce anche

il valore di corrente al quale viene raggiunta la portata massima.

Impostazione del punto zero per la chiusura ermetica della valvola

Impostando il valore del punto zero al 5% del segnale massimo d’ingresso si garantisce l’ermeticità

della valvola. Infatti, qualora i segnali d’ingresso siano inferiori al valore impostato all’origine, la

corrente nella bobina viene immediatamente ridotta a zero e la valvola si chiude. Se non è stato

specificato un punto zero, la valvola è regolata con il "duty cycle" più basso, anche con set-point

impostato a 0%.

Funzione di rampa

Le modifiche del set-point (con fronte di salita o di discesa) possono essere eseguite in modo che

diventino effettive con un arco di tempo fino a10 secondi; in tal modo si compensano gli effetti

delle variazioni dovute a instabilità del set-point che in alcuni sistemi sono causa di fluttuazioni.

Bürkert | Proportionalventile1620 Solenoid control Parameters

21

Valore kVs/ Valore QNn

È possibile fare un confronto tra le valvole utilizzando il valore kVs (m³/h) che si misura con una

portata d’acqua a 20 °C e 1 bar di pressione relativa all’ingresso della valvola rispetto a 0 bar

all’uscita della valvola. Spesso per i gas è dato un secondo valore di portata. Si tratta del valore

QNn , che corrisponde alla portata nominale in lN/min con aria (20 °C) a 6 bar(g) all’ingresso della

valvola con 1 bar di perdita di pressione attraverso la valvola. Le condizioni normali per i gas sono

1013,25 mbar assoluti e una temperatura di 273,15 K (0 °C).

Isteresi

Differenza massima tra i segnali di uscita della portata misurati con ciclo crescente e decrescente

su tutta la gamma dei segnali elettrici in ingresso, data in % del massimo segnale di uscita della

portata. L’isteresi è la conseguenza dell’attrito e del magnetismo.

Sensibilità

Differenza dal set-point minimo che dà luogo a una variazione misurabile del segnale della portata,

dato in % del massimo segnale di uscita della portata.

Linearità

Dimensione dello scostamento massimo dalle caratteristiche lineari (ideali), data in % del segnale

massimo della portata.

Ripetibilità

Range in cui il valore della portata si disperde nell'istante in cui lo stesso segnale elettrico in

ingresso, proveniente dalla stessa direzione è ripetutamente impostato; è dato in % dal segnale

massimo di uscita.

Dinamica di regolazione (Turn-down ratio)

Rapporto tra il valore kVs e il coefficiente minimo kV, al quale l’altezza e la pendenza delle

caratteristiche restano entro i limiti di tolleranza nella curva caratteristica ideale.

Nelle applicazioni pratiche, una corretta configurazione della valvola è condizione preliminare

essenziale per un buon funzionamento (vedi "Dimensionamento dell’orifizio della valvola”).

Dati caratteristici delle elettrovalvole proporzionali


Utilizzo come valvola proporzionale: dimensionamento dell’orifizio

Per funzionare come elementi di controllo in modo corretto e preciso, è necessario configurare e

selezionare le elettrovalvole proporzionali in vista dello scopo specifico. I parametri più importanti

per selezionare un’elettrovalvola proporzionale sono il valore kV (quantificato in metri cubi/ora)

e il range di pressione richiesto dall’applicazione. Più stretto è l’orifizio della valvola o più robusta

è la bobina, più alta è la pressione che la valvola può intercettare. Il valore kV maggiore richiesto

è calcolato in base ai seguenti parametri: pressione d’ingresso della valvola, pressione di uscita

della valvola, densità del fluido, massima portata richiesta e temperatura del fluido. Nelle formule

di dimensionamento (vedi uno dei fogli dati di Bürkert per le elettrovalvole proporzionali) si fa

distinzione tra portate super-critiche o sub-critiche e tra gli stati di aggregazione (gas, liquido o

vapore).

In base al valore calcolato di kV e al range di pressione dell’applicazione prevista, si può determinare

il modello di valvola più appropriato e la dimensione dell’orifizio richiesto. Allo scopo di identificare

la valvola corretta, si potranno utilmente consultare le tabelle con i dati prestazionali delle

valvole riportati alle pagine da 10 a 13 di questo catalogo, tenendo ben presente che il valore kV

dell’applicazione deve essere inferiore al valore kVs della valvola raggiunto alla sua massima apertura.

Maggiori dettagli sul valore kVs sono riportati a pag. 21.

In alcuni paesi è in uso il valore cV invece del valore kVs , che si riferisce a una portata misurata in

galloni USA/minuto (1 GPM = 0,227 m3/h) determinata con acqua a 60° Fahrenheit e con un

differenziale di pressione all’interno della valvola di 1 psi (pari a 0,069 bar). Il fattore di conversione

tra kV e cV è 0.857 (kV è inferiore a cV).

Una configurazione corretta (che consiste nel dimensionamento dell’orifizio) è estremamente

importante per il buon funzionamento delle elettrovalvole proporzionali. Con un’orifizio

sovradimensionato, la valvola può già raggiungere la portata completa con un’apertura minima

(corsa) e la corsa residua risulta inutile, anzi compromette la risoluzione e la qualità in generale

del componente. D’altronde, se l’orifizio è troppo piccolo, la valvola non raggiungerà mai la portata

completa. Quindi, al fine di soddisfare le caratteristiche di portata del sistema, la perdita di carico

attraverso la valvola deve essere la più alta nel circuito. Ciò significa che il 30-50% della perdita di

pressione del sistema, deve poter essere a cavallo della valvola di controllo.

Il software "Easy Valve Sizer" di Bürkert è uno strumento di calcolo per il corretto dimensionamento

delle valvole proporzionali, che consente di identificare agevolmente l’orifizio ottimale della valvola.

23

1. Quale fluido s’intende controllare?

Bisogna verificare se le parti della valvola in contatto con il fluido sono compatibili con il fluido

stesso, in base alle sue caratteristiche fisiche e alle possibili reazioni chimiche.

2. Qual'è la massima pressione di esercizio?

La valvola deve essere in grado di intercettare la pressione più elevata presente nell’applicazione.

3. Quali sono i dati di processo?

Per definire la dimensione ottimale dell’orifizio, è necessario chiarire alcuni punti. In primo luogo,

il valore della portata massima richiesta Qnom, che tipicamente deve essere controllata. Tuttavia,

considerando che la portata massima della valvola può, in realtà, essere superiore, le letture dei

valori di pressione in corrispondenza di Qnom devono essere prese a monte e a valle della valvola

stessa (p1, p2). Spesso queste letture non sono identiche alle pressioni di entrata e di uscita

dell’intero sistema, poiché altre resistenze al flusso agiscono sia a monte, sia a valle della valvola

(tubazioni, valvole di intercettazione, ugelli, ecc.). Se la pressione d’ingresso (p1) e la pressione

di uscita (p2) non possono essere determinate, è necessario stimarle entrambe prendendo in

considerazione tutti i cali di pressione. Nel calcolare l’orifizio della valvola, è utile anche tener conto

dei dati sulla temperatura del fluido (T1) e sulla sua densità normale (pN) a 273 Kelvin (0 °C) e

1013 mbar (1 bar). Anche se non fosse possibile regolare la portata minima, il valore (Qmin) può

essere verificato mediante la dinamica di regolazione (turn-down ratio) raggiungibile, della valvola in

questione.

In breve, i principali criteri di dimensionamento sono:

– Il valore kVs della valvola deve essere superiore al valore kV; dell’applicazione, idealmente di circa

il 10 %;

– La pressione che la valvola può sopportare deve essere superiore alla pressione massima di

esercizio a monte della valvola.

Alcuni consigli per scegliere l’elettrovalvola proporzionale più adeguata

Bürkert | Proportionalventile20

25

controllo di livello con pressurizzazione (controllo della pressione della portata)


Azoto

Elettrovalvola proporzionale

Valore di pressione dell'azoto nel contenitore

p

PID

controllo degli attuatori(controllo della pressione statica)

Due elettrovalvole proporzionali

regolano l’aria per l’azionamento

pneumatico (valvola a pistone,

cilindro, ecc.). Il controller PID

determina quale delle due valvole

deve aprirsi. L’elettronica di controllo

imposta l’azionamento mediante le

elettrovalvole proporzionali in modo

che il valore di processo corrisponda

al set-point fornito.

Il controllo della pressione in

contenitori è uno dei possibili tipi

di applicazione. Mediante due

elettrovalvole proporzionali, un

controller PID fornisce abbastanza

aria o azoto affinché ci sia sempre

la stessa pressione che agisca in

contropressione sul fluido; essa

cambia quando la pressione del fluido

cala a seguito della rimozioni di una

parte dello stesso.

Misura Valvola proporzionale ad azionamento pneumatico

Elettronica di controllo



Ingresso linea

Uscita linea

Feedback del valore di processo Sfiato in uscita

Sfiato in entrata

Uscita


PID

Applicazioni tipiche


controllo dei bruciatori/della fiamma

Misura

Feedback del valore di processo

Ugello di miscelazione


Uscita

Feedback del valore di processo

Gas combustibile


Gas ossidante

Regolatore del bruciatore

Valvola di ritegno

PID

Nel controllo di bruciatori, il gas

combustibile e il gas ossidante (aria o

ossigeno) vanno regolati per mantenerli

nel rapporto desiderato, che dipende

dalla fiamma richiesta dal processo.

controllo della portata

Misura


PID

Regolatore di portata

Ingresso linea

Uscita linea

Feedback del valore di processo della portata

Un’elettrovalvola proporzionale può

essere usata direttamente come una

valvola di controllo, per esempio

come regolatore di portata.


Valvola di ritegno

Applicazioni tipiche 27

Eiettori / controllo della pressione

Misura delladepressione



Ingresso gaspropellente


Eiettori

Lato aspirazione

PID

Misura delladepressione

Eiettori

Uscita

Uscita

Ingresso gaspropellente


Lato vuoto



PID

Come prima, la potenza

di aspirazione è regolata

dall’elettrovalvola proporzionale. Qui

la pressione d’ingresso sul lato del

gas propellente è tenuta costante a

un valore di riferimento.

L’elettrovalvola proporzionale regola

la portata di gas propellente. Una

maggior quantità di gas propellente

crea più potenza di aspirazione,

quindi un vuoto più spinto nella

linea di aspirazione.Il controller imposta la valvola in funzione della depressione.

p

p


Miscelazione di acqua calda e fredda

controllo della temperatura

Acqua miscelata

Lato processo

Misura dellatemperatura Pt100



Scambiatore di calore

Acqua fredda

Regolatore della temperatura

Regolatore della Temperatura

Acqua calda

Acqua fredda

Acqua calda

PID

PID

T

Misura dellatemperatura Pt100

Un sensore di temperatura Pt100

misura la temperatura dell’acqua

miscelata. Agendo sulle due

elettrovalvole proporzionali, il

regolatore adegua la temperatura al

valore di riferimento fornito.

L’elettrovalvola proporzionale imposta

l’erogazione di acqua fredda allo

scambiatore di calore in funzione della

temperatura dell’acqua di processo. Se

questa lettura è più alta del riferimento,

eroga più acqua fredda; se inferiore,

rispetto al valore di riferimento, ci vuole

meno raffreddamento. Un circuito di

riscaldamento lavora in modo analogo.

T


29

Progettazione di sistema

Sistema per regolare l’acqua di

raffreddamento in funzione della

temperatura dell’acqua di processo

Sistema di elettrovalvole

proporzionali con base in plastica

stampata, di dimensioni compatte

e ottimizzate

Regolatore di gas a cinque canali

con un’unica scheda madre

Regolatore di pressione a tre canali

controllato mediante bus di campo

Sistema per regolare l’acqua di

raffreddamento in vari circuiti di

trasmissione

La sua rete globale di progettazione specializzata e la lunga esperienza nel settore dell’impiantistica,

consentono Bürkert di sviluppare e di attuare rapidamente soluzioni fortemente personalizzate in

funzione dei requisiti dei clienti, mettendo a loro disposizione ingegneri ed esperti in grado di fornire

consulenze di alto livello nei campi più disparati. La nostra gamma di soluzioni personalizzate è

altamente diversificata e spazia dalle piastre di connessione ai componenti per l’iniezione di materie

plastiche, dall’integrazione di componenti aggiuntivi, all’elettronica, al software e alle connessioni

con interfacce speciali fino alla tecnologia in bus di campo personalizzati.

Possiamo quindi assicurarvi che avrete il prodotto perfetto per la vostra applicazione. Nel nostro

lavoro, ci concentriamo sia sull’ottimizzazione dei costi di approvvigionamento e d’installazione, sia

sullo sviluppo di un più alto livello di funzioni d’integrazione nel sistema. Inoltre, i sistemi risultano

ottimizzati ai fini dell’inserimento nell’ambiente operativo cui sono destinati, anche grazie alle

dimensioni geometriche e alle interfacce meccaniche ed elettriche che mettiamo in campo.

30

Bürkert – Vicino a voi

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Crediti: © e il concetto di: Christian Bürkert GmbH & Co. KG | Realizzazione: WOLF, Berlino | Fotografia: Münch Lichtbildnerei, Stoccarda; Studio Flamisch, Düsseldorf |

Disegni 3D: 3D Sales Technologies GmbH. Tutte le persone fotografate sono dipendenti Bürkert. Si ringrazia per il vostro supporto ed entusiasmo.

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