Valvola elettrica o pneumatica? Qual è la scelta giusta?

Nella scelta di una valvola per impianti meccanici, HVAC, trattamento acque, centrali termiche, sistemi a vapore e processi industriali, una delle domande più frequenti è questa: Conviene scegliere una valvola elettrica o una valvola pneumatica? Questa domanda è molto più di un semplice confronto tra prodotti. Infatti il tipo di attuatore scelto influenza direttamente l'architettura di automazione dell'impianto, il costo dell'investimento, il fabbisogno di manutenzione, la velocità di risposta, la sicurezza e le prestazioni operative a lungo termine.

Sul mercato emergono due approcci principali:

• Valvola ad attuatore elettrico: Funziona con un segnale elettrico ed è adatta al controllo remoto e all'automazione. Secondo la definizione di Spirax Sarco, gli attuatori elettrici consentono di azionare la valvola a distanza tramite un segnale elettrico.
• Valvola pneumatica: Funziona con aria compressa. Spirax Sarco descrive gli attuatori pneumatici come sistemi a membrana che muovono la valvola in base alla quantità di pressione dell'aria applicata.

La domanda che gli utenti pongono più spesso, tuttavia, è questa: Qual è la scelta giusta per il mio impianto?

In questa guida tratterò con chiarezza le differenze tra una valvola elettrica e una valvola pneumatica, quale abbia più senso in quale impianto, i loro vantaggi e svantaggi e come effettuare la scelta giusta in applicazioni HVAC, centrale termica, vapore, trattamento acque e processo.

Che cos'è una valvola elettrica?

Una valvola elettrica è un sistema di valvola in cui il movimento di apertura/chiusura o di modulazione della valvola è eseguito da un attuatore azionato elettricamente. La documentazione HVAC di Siemens indica che gli attuatori rotativi elettromotori possono essere utilizzati per il controllo on/off, a tre posizioni o modulante.

In questi sistemi si riscontrano di solito i seguenti tipi di segnale:

• alimentazione a 24V o 230V,
• controllo on/off,
• controllo a 3 punti,
• modulazione 0-10V / 2-10V

Le relative fonti Siemens su valvole e attuatori HVAC spiegano chiaramente che l'attuatore porta la valvola nella posizione desiderata in base al segnale di controllo.

In breve, la valvola elettrica è una soluzione molto diffusa negli impianti con automazione degli edifici e infrastruttura elettrica standard.

Che cos'è una valvola pneumatica?

Una valvola pneumatica è un sistema in cui il movimento di apertura/chiusura o di controllo della valvola avviene tramite un attuatore azionato ad aria compressa. Spirax Sarco definisce gli attuatori pneumatici come sistemi che si muovono "in base alla quantità di pressione dell'aria applicata".

Per questa configurazione è generalmente necessaria la seguente infrastruttura:

• un compressore o un sistema ad aria compressa esistente,
• un gruppo di preparazione dell'aria,
• un posizionatore o apparecchiature di controllo,
• l'installazione della linea dell'aria.

Gli attuatori pneumatici sono molto utilizzati soprattutto nell'industria di processo, nei sistemi a vapore e negli impianti che dispongono già di un'infrastruttura ad aria. Il fatto che Spirax Sarco offra separatamente soluzioni di controllo ad attuatore sia elettrico sia pneumatico all'interno dei suoi gruppi di prodotti per sistemi a vapore conferma anche questa distinzione.

Qual è la differenza fondamentale tra una valvola elettrica e una pneumatica?

Nella sua forma più semplice, la differenza è questa:

• La valvola elettrica utilizza energia elettrica per il movimento.
• La valvola pneumatica utilizza aria compressa per il movimento.

Nella pratica, però, la differenza è maggiore. Perché questa scelta influisce sui seguenti aspetti:

• il fabbisogno di infrastruttura,
• il costo di installazione,
• l'approccio alla manutenzione,
• la velocità di risposta,
• il comportamento in posizione di sicurezza,
• l'integrazione nell'automazione,
• il campo di applicazione.

In quali casi è più corretta una valvola elettrica?

Nella maggior parte degli impianti meccanici degli edifici e delle applicazioni HVAC, il primo candidato forte è la valvola ad attuatore elettrico. I documenti applicativi HVAC di Siemens mostrano chiaramente che gli attuatori elettromotori sono utilizzati in impianti di riscaldamento, ventilazione e climatizzazione.

La valvola elettrica è di solito la scelta più corretta nei seguenti casi:

1. In progetti incentrati sull'automazione degli edifici e sull'HVAC

In fan coil, unità di trattamento aria, linee del refrigeratore, centrali termiche, riscaldamento a pavimento e applicazioni HVAC simili, la scelta di una valvola ad attuatore elettrico è molto più comune. Le fonti Siemens e Belimo collocano le applicazioni valvola/attuatore HVAC direttamente in questa classe.

2. In sistemi senza linea del compressore

Se non è presente un'infrastruttura ad aria compressa, una soluzione pneumatica richiede inoltre un compressore, una linea dell'aria e apparecchiature ausiliarie. In questi casi la valvola elettrica è più pratica. Questa deduzione si basa sulle definizioni ufficiali di prodotto secondo cui l'attuatore pneumatico funziona con la pressione dell'aria e l'attuatore elettrico con un segnale elettrico.

3. Quando si desidera un'installazione più semplice

Nella soluzione elettrica sono di solito sufficienti un'alimentazione elettrica e il cablaggio di controllo. Sul lato pneumatico, invece, è necessaria un'infrastruttura ad aria aggiuntiva.

4. In sistemi di piccola e media scala

In fan coil, controllo per zone, applicazioni di valvole di diametro piccolo/medio e scenari di automazione standard, la valvola ad attuatore elettrico è di solito più economica e più pratica. La documentazione ufficiale di prodotto Siemens-Belimo sul lato HVAC lo conferma.

5. Se è necessaria una modulazione diretta tramite segnale elettrico

In un'infrastruttura di segnale a base elettrica come 0-10V, 2-10V o controllo a 3 punti, l'attuatore elettrico si integra in modo più diretto. I documenti Siemens sugli attuatori elettromotori elencano chiaramente le opzioni di controllo on/off, a tre posizioni e modulante.

In quali casi è più corretta una valvola pneumatica?

La valvola pneumatica non è la prima scelta in ogni progetto, ma offre vantaggi molto forti in determinate applicazioni.

1. Se l'impianto dispone già di un'infrastruttura ad aria compressa

Se in una fabbrica o in un impianto di processo è già presente una linea dell'aria pronta, la valvola pneumatica diventa sensata. Perché l'infrastruttura energetica necessaria è già disponibile. Questo è chiaramente espresso nelle definizioni ufficiali di prodotto secondo cui gli attuatori pneumatici funzionano con la pressione dell'aria.

2. In applicazioni di vapore e processo

Spirax Sarco offre attuatori pneumatici soprattutto insieme a sistemi a vapore e valvole di controllo. Questo dimostra che le soluzioni pneumatiche sono molto forti sul lato processo e vapore.

3. Nel controllo industriale e nell'automazione di processo

Nei settori della chimica, dell'ingegneria di processo e dell'industria, i documenti industriali Siemens sull'uso di dispositivi da campo e attuatori sottolineano l'integrazione di dispositivi da campo e apparecchiature di processo in questo tipo di applicazioni. Gli attuatori pneumatici sono tra le soluzioni classiche di questo mondo.

4. Dove il comportamento fail-safe è molto critico

Qui i dettagli variano in base alla famiglia di prodotto; tuttavia, i sistemi pneumatici sono preferiti in molti scenari industriali per la loro logica di posizione di sicurezza. La decisione finale qui va presa in base all'applicazione e al tipo di attuatore. A questo punto si può parlare di una tendenza generale; tuttavia, non si dovrebbe emettere un giudizio definitivo senza consultare la scheda tecnica del prodotto.

5. In alcune applicazioni gravose e a ciclo frequente

Soprattutto sul lato processo, in scenari di valvole che operano molto di frequente, si può preferire la soluzione pneumatica. Il motivo è la prassi del settore; ciononostante, è necessaria una verifica in base alla serie di prodotto.

Vantaggi e svantaggi

Vantaggi della valvola elettrica

• È controllata direttamente da un segnale elettrico.
• È comune e pratica nei sistemi HVAC.
• Non richiede compressore né linea dell'aria. Questa è la naturale conseguenza delle definizioni di funzionamento pneumatico ed elettrico.
• È molto adatta all'automazione degli edifici di piccola e media scala.
• Può offrire opzioni on/off, a tre posizioni e modulante.

Svantaggi della valvola elettrica

• Dipende dall'infrastruttura elettrica.
• In alcune applicazioni di processo gravose potrebbe non essere una scelta naturale come quella pneumatica; ciò dipende dall'applicazione.
• Il fabbisogno di fail-safe deve essere valutato separatamente in base all'applicazione.

Vantaggi della valvola pneumatica

• Funziona con aria compressa e in molti impianti di processo questa infrastruttura è già presente.
• Ha un forte impiego tradizionale nei sistemi a vapore e di processo.
• È molto comune negli ambienti industriali; è un'alternativa forte soprattutto nelle applicazioni con valvole di controllo.

Svantaggi della valvola pneumatica

• Se non è presente un'infrastruttura ad aria compressa, l'installazione diventa più complessa.
• Può generare la necessità di un compressore, di apparecchiature di preparazione dell'aria e dell'installazione della linea. Questa è la conseguenza diretta del principio di funzionamento dell'attuatore pneumatico.
• Nei piccoli impianti meccanici degli edifici crea spesso una complessità inutile.

Quale è più corretta nei sistemi HVAC?

Sul lato HVAC, la valvola elettrica è la scelta più corretta nella maggior parte dei progetti. Il fatto che Siemens definisca i suoi attuatori rotativi elettromotori per impianti di riscaldamento, ventilazione e climatizzazione e che Belimo fornisca documentazione applicativa valvola/attuatore HVAC lo conferma con forza.

La valvola elettrica si distingue soprattutto nelle seguenti aree:

• sistemi fan coil,
• unità di trattamento aria,
• linee del refrigeratore,
• centrali termiche,
• gruppi di riscaldamento a pavimento,
• applicazioni di controllo per zone.

Per questo motivo, la risposta alla domanda "elettrica o pneumatica?" posta nei progetti di uffici, hotel, centri commerciali, residenze, ospedali ed edifici commerciali è, il più delle volte, elettrica.

Quale è più corretta sul lato vapore e processo?

Sul lato vapore e processo, la valvola pneumatica è un candidato molto forte. Il fatto che Spirax Sarco offra i suoi attuatori pneumatici direttamente come famiglia di prodotti per sistemi a vapore è uno degli indicatori più chiari di ciò.

La valvola pneumatica è spesso presa in considerazione soprattutto nelle seguenti aree:

• linee di controllo del vapore,
• valvole di controllo di processo,
• impianti industriali,
• processi chimici e di produzione,
• fabbriche con una linea dell'aria esistente.

Tuttavia, ciò non significa che "la valvola elettrica non venga mai usata qui". Anche la valvola elettrica può essere usata sul lato processo; semplicemente, la soluzione pneumatica è spesso l'alternativa più classica e forte.

Quale è più corretta nei sistemi di trattamento acque?

Sul lato del trattamento acque, la risposta varia in base all'applicazione.

• In sistemi skid di piccola e media scala, deviazioni di serbatoi, linee ausiliarie di osmosi inversa e progetti di trattamento con automazione standard, la valvola elettrica è di solito più pratica.
• Se l'impianto dispone già di aria compressa o è richiesta una logica di processo particolare, si può prendere in considerazione anche la valvola pneumatica.

Qui la decisione viene generalmente presa in base a questi tre elementi:

1. l'infrastruttura esistente dell'impianto,
2. il fluido e le condizioni ambientali,
3. la logica di automazione.

Investimento iniziale o esercizio?

Nel fare la scelta, non è corretto guardare solo al prezzo iniziale del prodotto.

La valvola elettrica è spesso vantaggiosa:

• Non richiede una linea del compressore,
• in un piccolo progetto si risolve con meno apparecchiature,
• l'installazione può semplificarsi.

La valvola pneumatica può essere vantaggiosa:

• in un impianto che dispone già di un'infrastruttura ad aria,
• se sul lato processo si utilizzano apparecchiature standardizzate,
• se l'intera architettura dell'impianto è costruita come pneumatica.

Per questo motivo, invece di "quale è più economica?", occorre porsi questa domanda: Quale è più sensata nel mio impianto in termini di costo totale di proprietà?

7 domande chiare per prendere la decisione

Nel fare la scelta, occorre rispondere alle seguenti domande:

1. L'applicazione è HVAC, di processo o a vapore?
2. È presente un'infrastruttura ad aria compressa nell'impianto?
3. Il segnale di controllo è a base elettrica?
4. La valvola è di piccola/media scala o gravosa?
5. Qual è l'aspettativa di fail-safe o posizione di sicurezza?
6. Chi eseguirà la manutenzione e quale infrastruttura è disponibile?
7. Quale tipo di attuatore desiderate standardizzare nel sistema?

Le risposte a queste domande chiariscono in larga misura la decisione tra elettrica e pneumatica.

Sintesi decisionale più breve

La valvola elettrica è la scelta più corretta:

• nei sistemi HVAC
• in fan coil, UTA, refrigeratore, centrale termica
• negli impianti senza linea del compressore
• nei progetti incentrati sull'automazione degli edifici
• per esigenze di valvole automatiche di piccola e media scala

La valvola pneumatica è la scelta più corretta:

• nei sistemi a vapore
• nei processi industriali
• negli impianti con infrastruttura ad aria compressa
• nelle applicazioni con una forte logica di valvola di controllo di processo

Domande frequenti

È meglio una valvola elettrica o una pneumatica?

Da sola, nessuna delle due è sempre migliore. In HVAC è di solito più corretta la valvola elettrica; sul lato processo e vapore lo è di solito la valvola pneumatica.

Quale va preferita in un sistema HVAC?

In genere si preferisce una valvola ad attuatore elettrico. Le fonti HVAC di Siemens e Belimo lo confermano.

Perché si preferisce una valvola pneumatica?

Poiché funziona con aria compressa, è un'opzione forte soprattutto nei sistemi di controllo del vapore e di processo.

È necessario un compressore per una valvola elettrica?

No. Gli attuatori elettrici funzionano con un segnale elettrico.

È necessaria una linea dell'aria per una valvola pneumatica?

Sì, il suo principio di funzionamento si basa sull'aria compressa.

Conclusione

La risposta corretta alla domanda valvola elettrica o pneumatica? varia in base all'applicazione.

Come regola generale:

• Sul lato degli impianti meccanici degli edifici e dell'HVAC, la valvola ad attuatore elettrico è la scelta più corretta.
• In impianti a vapore, di processo e industriali con un'infrastruttura ad aria esistente, la valvola pneumatica è un candidato più forte