Il coefficiente di portata Cv si determina a partire dal requisito di movimento. Prima di scegliere una valvola, annotare alesaggio del cilindro, diametro dello stelo, corsa, direzione, pressione di esercizio, tempo di corsa ammesso e condizioni di carico. Calcolare quindi il fabbisogno direzionale di aria libera. Infine, applicare il metodo del costruttore della valvola per il flusso comprimibile alle condizioni dichiarate di ingresso e uscita.
Con un’alimentazione di 5.5 bar e una caduta di pressione sulla valvola di 0.35 bar, la guida P1P di Parker assegna un Cv di 1.01 a un cilindro da 63 mm che si muove a 500 mm/s (Parker, consultato nel 2026). Se cambiano la caduta di pressione ammessa, l’alesaggio, la direzione o la velocità, cambia anche la capacità richiesta.
Punti chiave
- Convertire alesaggio, corsa, pressione e tempo obiettivo nel fabbisogno direzionale di aria libera.
- Usare l’equazione per i gas, la curva di portata o i dati ISO 6358 del costruttore della valvola.
- Verificare separatamente i percorsi di alimentazione e scarico.
- Prima di approvare la valvola, convalidare il tempo di corsa mediante misure dinamiche della pressione.
Perché bisogna prima convertire la velocità del cilindro in un requisito di portata?
Per una determinata condizione di pressione, la tabella Parker di abbinamento cilindro-valvola copre valori di Cv da 0.01 a 2.56 per alesaggi di 20-100 mm e velocità di 50-500 mm/s (Parker, consultato nel 2026). Questo intervallo dimostra perché la sola velocità non basta a scegliere una valvola: è l’area della camera a determinare quanta aria richiede il movimento.
Il fabbisogno direzionale di aria libera è la portata normalizzata necessaria per riempire una camera del cilindro entro il tempo di corsa ammesso. Si parte dalla velocità media del pistone:
Qui è la velocità media, la corsa e il tempo di spostamento ammesso. La velocità media è un dato per pianificare il ciclo. Non descrive il picco di accelerazione, la fase di ammortizzazione, l’attrito di spunto o la variazione di pressione indotta dal carico.
Calcolare l’area lato fondello per l’estensione:
Per la retrazione si usa l’area anulare pressurizzata:
è il diametro dell’alesaggio e il diametro dello stelo. Moltiplicando l’area pertinente per la corsa si ottiene il volume geometrico della camera:
Questo primo passaggio evita un errore di scelta frequente. La differenza è sostanziale: una valvola capace di muovere un cilindro da 32 mm alla velocità prevista può essere molto troppo restrittiva per un cilindro da 100 mm, anche se entrambi hanno la stessa filettatura nominale delle porte.
Considerare l’obiettivo di velocità come due compiti direzionali distinti. Estensione e retrazione presentano volumi di camera diversi, mentre una valvola direzionale può dichiarare portate differenti per i percorsi alimentazione-cilindro e cilindro-scarico. Un solo Cv di targa può nascondere il percorso che in realtà governa il ciclo.
Come si stima il fabbisogno di aria libera del cilindro?
Con un alesaggio di 63 mm e una corsa di 500 mm, il volume geometrico lato fondello è 1.559 L. Per riempire questa camera a 5.5 bar relativi occorrono circa 600 L/min standard se la corsa deve terminare in un secondo. La differenza deriva dal rapporto di pressione, non dal solo volume geometrico.
A parità di temperatura del gas e di riferimento, usare questa stima iniziale:
Usare e in unità SI. Esprimere in secondi. è la pressione richiesta nella camera, in bar assoluti, mentre è la pressione di riferimento dichiarata, in bar assoluti. Applicare per convertire i metri cubi al secondo in litri al minuto.
L’equazione stima il fabbisogno normalizzato ideale della camera. Non include i volumi morti delle porte né il volume dei tubi. Sono omessi anche il tempo di commutazione della valvola e le perdite. La variazione di temperatura e il gradiente di pressione necessario per accelerare un pistone sotto carico richiedono un’analisi separata. Non nascondere questi effetti in una percentuale di rendimento priva di documentazione.
Le condizioni di riferimento determinano la validità del confronto. SCFM, NL/min e m³/h standard possono differire perché le rispettive temperature o pressioni di riferimento non coincidono. Prima di confrontare i valori, annotare la convenzione adottata dal calcolatore, dal misuratore di portata e dal catalogo della valvola. Il calcolatore fornisce una stima del fabbisogno per la preselezione della valvola e dei tubi. Considerare il risultato direzionale più elevato come un dato per il passaggio successivo, non come una portata garantita della valvola. Prima del confronto, allineare la sua convenzione di portata standard a quella del catalogo. Se il fornitore pubblica più punti di pressione o direzioni di flusso, usare quello rappresentativo del percorso installato. Una portata più elevata misurata in condizioni più favorevoli non dimostra che la valvola soddisferà il fabbisogno calcolato al rapporto di pressione effettivo della macchina.
Quale metodo per il coefficiente di portata Cv si deve usare con l’aria compressa?
La norma ISO 6358-1 definisce le prove in regime stazionario per componenti pneumatici con fluidi comprimibili ed è stata confermata nel 2022, con un emendamento sull’incertezza di misura pubblicato nel 2026 (ISO, 2013/2026). I dati pneumatici espressi come conduttanza sonica e rapporto critico di pressione devono quindi restare nell’ambito del relativo modello di flusso comprimibile.
La conduttanza sonica è un parametro di capacità di portata ISO 6358 determinato mediante prove con fluido comprimibile. Non è un Cv per liquidi espresso in unità diverse.
Usare il metodo corrispondente ai dati pubblicati dal fornitore:
| Dati disponibili per la valvola | Percorso di dimensionamento corretto | Informazioni ancora necessarie |
|---|---|---|
| Equazione Cv per gas o calcolatore di portata per gas | Inserire portata standard richiesta, pressione assoluta a monte, pressione assoluta a valle, temperatura e proprietà del gas | Percorso di flusso esatto e convenzione delle unità |
| Diagramma Cv per alesaggio e velocità del cilindro | Usare soltanto entro la pressione di alimentazione, la caduta di pressione e il campo di movimento dichiarati nel diagramma | Alesaggio, direzione, velocità obiettivo e perdite dell’installazione |
| Conduttanza sonica ISO 6358 e rapporto critico di pressione | Applicare il metodo o il software di dimensionamento ISO 6358 del costruttore | Pressioni assolute a monte e a valle e condizioni di riferimento |
| Curva di portata in NL/min o SCFM | Leggere la capacità al rapporto di pressione effettivo, non in un punto di catalogo estraneo | Definizione della portata standard e perdita di pressione ammessa |
| Solo dimensione della porta | Richiedere dati di portata collaudati | Cv, Kv, e oppure una curva pressione-portata |
Il calcolatore Cv per gas di Swagelok richiede pressione di ingresso, pressione di uscita, portata, temperatura, fluido e densità relativa; le istruzioni sulla pressione distinguono la pressione assoluta dalla psig (Swagelok, consultato nel 2026). Un calcolatore che usa soltanto portata, densità relativa e caduta di pressione applica una relazione per liquidi. Non è sufficiente per questo compito pneumatico.
Anche il regime di flusso è importante. Nei dati ISO 6358, il valore specifico del componente indica il rapporto critico di contropressione. Quando il rapporto tra pressione assoluta a valle e a monte supera tale soglia, ridurre la pressione a valle non aumenta più la portata massica nello stesso modo. Usare il valore collaudato della valvola, non un rapporto universale. Verificare quale percorso di lavoro ha prodotto i valori e dichiarati, perché i dati alimentazione-cilindro e cilindro-scarico possono differire. Il risultato pertinente è quello del percorso utilizzato durante il movimento cronometrato, non il valore più alto presente nella scheda tecnica.
Esempio di calcolo: cilindro da 63 mm a 500 mm/s
La guida P1P di Parker adotta un’alimentazione di 5.5 bar e una caduta ammessa sulla valvola di 0.35 bar. In queste condizioni indica un Cv di 1.01 per un cilindro da 63 mm che si muove a 500 mm/s (Parker, consultato nel 2026). Questo calcolo riproduce il risultato del catalogo senza introdurre moltiplicatori arbitrari.
Usare i seguenti dati:
| Dato | Valore | Ruolo nel calcolo |
|---|---|---|
| Alesaggio | 63 mm | Determina l’area lato fondello |
| Diametro dello stelo | 20 mm | Determina l’area anulare lato stelo |
| Corsa | 500 mm | Determina il volume spostato della camera |
| Tempo di corsa obiettivo | 1.0 s | Determina velocità media e fabbisogno |
| Pressione di alimentazione | 5.5 bar(g) | Definisce la base di pressione |
| Caduta ammessa sulla valvola | 0.35 bar | Determina la costante di dimensionamento Parker |
| Pressione di riferimento | 1.01325 bar(abs) | Definisce la portata normalizzata |
L’area lato fondello è , mentre l’area anulare lato stelo è . Queste aree producono volumi geometrici di 1.559 L e 1.402 L.
Usando e l’equazione iniziale dell’aria libera si ottiene:
| Direzione | Volume geometrico | Fabbisogno ideale di aria libera |
|---|---|---|
| Estensione | 1.559 L | 600 NL/min |
| Retrazione | 1.402 L | 539 NL/min |
Con corse entrambe di un secondo, il lato di estensione determina il requisito iniziale di portata. Obiettivi temporali diversi possono invertire questa conclusione. Contano anche il carico e le regolazioni dell’ammortizzazione, così come la capacità del percorso.
La relazione Parker per il dimensionamento in unità statunitensi si può scrivere:
è l’area del cilindro in pollici quadrati. Usare per la corsa in pollici e per il tempo in secondi. A 80 psig, la tabella Parker fornisce un fattore di compressione . Per una caduta di pressione ammessa di 5 psi indica la costante .
Sostituendo i valori di questo cilindro da 63 mm con corsa di 500 mm:
Il calcolo e il diagramma metrico Parker concordano su Cv 1.01 perché adottano la stessa base di pressione e la stessa caduta di pressione ammessa. In pratica, scegliere una valvola il cui percorso di flusso pertinente soddisfi o superi tale requisito in condizioni equivalenti. Esaminare poi il resto del percorso installato.
Questa concordanza è un utile controllo tecnico incrociato. Se il calcolo manuale e il diagramma del costruttore per la velocità del cilindro differiscono in modo significativo, fermarsi prima di scegliere la valvola. Tra le cause frequenti vi è, ad esempio, la combinazione errata di pressione relativa e assoluta. Un’altra possibilità è un’area dell’alesaggio errata. Verificare inoltre condizioni di portata standard non corrispondenti e formule tratte dalla convenzione di prova di un altro fornitore.
In che modo le restrizioni di alimentazione e scarico modificano il risultato?
Parker dichiara che ogni percorso di flusso attraverso una valvola direzionale ha un proprio Cv (guida Parker alle valvole, consultata nel 2026). La sua guida ai cilindri avverte che un diametro interno insufficiente dei tubi limita la velocità e che un volume eccessivo dei tubi aumenta il tempo di riempimento (guida Parker ai cilindri, consultata nel 2026). Il Cv richiesto appartiene quindi a un percorso, non al corpo isolato della valvola.
Durante l’estensione, l’aria deve attraversare la porta di alimentazione, il condotto interno della valvola, la porta di lavoro, il raccordo, il tubo e la porta lato fondello. Contemporaneamente, l’aria lato stelo esce attraverso un altro raccordo, un tubo, un regolatore di velocità, il condotto di scarico della valvola e il silenziatore. Una restrizione sul percorso di riempimento riduce la pressione disponibile per accelerare il carico. Una restrizione allo scarico genera contropressione e riduce la forza netta del cilindro anche se il manometro a monte sembra stabile. Entrambi i percorsi possono determinare la velocità effettiva: prima di prescrivere una valvola più grande, i tracciati di pressione devono indicare quale lato consuma il margine disponibile.
| Restrizione | Evidenza tipica | Conseguenza sulla scelta |
|---|---|---|
| FRL o regolatore | La pressione cala a monte della valvola durante il movimento | Il solo Cv della valvola non può ripristinare la pressione di ingresso mancante |
| Condotto di alimentazione del collettore | Più attuatori rallentano quando commutano insieme | Verificare portata simultanea e capacità dell’alimentazione comune |
| Raccordo a innesto o gomito | Il diametro interno è minore del diametro interno del tubo | Includere il raccordo nell’analisi delle perdite di pressione |
| Tubo lungo | Ritardo e perdita di pressione aumentano con la lunghezza | Confrontare diametro interno e lunghezza effettivi, non il diametro esterno |
| Regolatore di velocità meter-out | La contropressione aumenta nella camera in scarico | Confermare la portata a piena apertura prima di attribuire la colpa alla valvola |
| Silenziatore | Il cilindro migliora usando uno scarico di prova pulito e verificato | Sostituire o dimensionare correttamente il silenziatore |
| Strozzamento dell’ammortizzazione | La velocità cambia soltanto vicino al finecorsa | Regolare l’ammortizzazione separatamente dal dimensionamento della valvola a metà corsa |
Per approfondire le restrizioni dell’impianto, confrontare la guida al dimensionamento di tubi e raccordi e l’analisi dell’intasamento dei silenziatori.
Come si convalida la valvola selezionata?
CAGI raccomanda, per un impianto ad aria compressa ben progettato, una caduta di pressione complessiva non superiore al 10% tra la mandata del compressore e il punto d’uso (CAGI, consultato nel 2026). Poiché la valvola utilizza soltanto una parte di questo margine di pressione, la convalida deve rilevare la pressione presso la valvola e il cilindro mentre l’attuatore è in movimento.
Adottare una prova di accettazione ripetibile:
- Registrare la pressione di alimentazione all’ingresso della valvola prima del movimento e durante la parte più rapida della corsa.
- Misurare la pressione nella camera in riempimento e, ove possibile, la contropressione nella camera in scarico.
- Cronometrare separatamente estensione e retrazione lungo la corsa definita.
- Ripetere la misura con carico, regolazioni dell’ammortizzazione, regolazioni dei controllori di velocità e domanda simultanea della macchina nelle condizioni normali.
- Confrontare il tracciato con le condizioni di prova del costruttore della valvola e con la tolleranza sul tempo di corsa obiettivo.
La convalida dinamica della pressione confronta le pressioni misurate mentre il cilindro si muove. La pressione statica, da sola, non dimostra la capacità di portata. Regolatori, filtri, condotti del collettore e piccoli raccordi, ad esempio, possono mantenere la pressione prevista a riposo e crollare sotto richiesta. Al contempo, una forte caduta su un regolatore di velocità può essere intenzionale per assicurare un controllo meter-out stabile. Non convalidare una valvola rimuovendo temporaneamente ogni restrizione e riportando soltanto la corsa più rapida. Questa prova può isolare un collo di bottiglia, ma la prova di accettazione deve usare la configurazione di produzione, incluse protezioni, carico, silenziatori, regolatori di portata e normale domanda a monte.
Una diagnosi efficace confronta due tracciati invece di un solo valore: la pressione all’ingresso della valvola con quella nella camera in riempimento, quindi la pressione nella camera in scarico con quella atmosferica. La differenza sul lato alimentazione verifica la capacità d’ingresso. Quella sul lato scarico rivela la contropressione. Insieme indicano se una valvola direzionale più grande può davvero migliorare il ciclo.
Per una sequenza diagnostica più ampia, vedere L’importanza della portata della valvola (Cv) nelle prestazioni dell’impianto. Quando il tempo di commutazione della valvola rientra nel bilancio temporale, usare la procedura dedicata al dimensionamento della valvola elettromagnetica in base al tempo di corsa.
Quali dati deve contenere un foglio di calcolo per il dimensionamento del Cv?
Un metodo Parker utilizza area del cilindro, corsa, fattore di compressione, caduta di pressione ammessa e tempo di corsa (Parker, consultato nel 2026). Il metodo per gas di Swagelok richiede inoltre pressione a monte, pressione a valle, temperatura e proprietà del gas (Swagelok, consultato nel 2026). Le specifiche di acquisto devono identificare la convenzione scelta.
| Campo del foglio di calcolo | Dato richiesto | Perché è importante |
|---|---|---|
| Geometria del cilindro | Alesaggio, diametro dello stelo, corsa, numero di cilindri | Determina i volumi di estensione e retrazione |
| Obiettivo di movimento | Tempo di corsa direzionale, pausa, frequenza di ciclo | Distingue la domanda di picco al punto d’uso dal consumo medio |
| Carico e orientamento | Massa in movimento, attrito, asse verticale o orizzontale | Determina la pressione necessaria nella camera durante il movimento |
| Base di pressione | Relativa o assoluta, punto di misura, valore dinamico minimo | Evita errori nel rapporto di pressione |
| Riferimento di portata | SCFM, NL/min, m³/h standard, temperatura e pressione di riferimento | Rende confrontabili la portata di catalogo e quella calcolata |
| Capacità della valvola | Cv/Kv specifico del percorso, e ISO 6358 oppure curva di portata | Identifica il valore collaudato usato per la scelta |
| Condotti installati | Diametro interno dei raccordi, diametro interno e lunghezza dei tubi, passaggio del collettore | Tiene conto delle restrizioni esterne alla valvola |
| Componenti di scarico | Regolatore di velocità, silenziatore, dispositivo di scarico rapido | Identifica i limiti di contropressione |
| Criteri di accettazione | Tempo di corsa massimo, numero di ripetizioni, stato del carico, limiti di pressione | Trasforma la scelta in un risultato verificabile |
In assenza delle condizioni, un valore di portata è incompleto. Né la dimensione della porta né un singolo dato di capacità privo di etichetta definiscono la velocità del cilindro. Se l’applicazione richiede ancora una verifica, inviare il foglio compilato tramite la pagina dei contatti, così il fornitore potrà controllare base di pressione, percorso di flusso, condotti, componenti di scarico e obiettivo di accettazione.
Regola di selezione finale
Alle condizioni Parker dichiarate di 5.5 bar di alimentazione, 0.35 bar di caduta sulla valvola e 500 mm/s di velocità obiettivo, l’esempio da 63 mm raggiunge un Cv di 1.01 (Parker, consultato nel 2026). Mantenere queste condizioni accanto al risultato, quindi scegliere i percorsi di flusso pertinenti e verificare il movimento sull’impianto.
Seguire questa sequenza:
- Definire velocità direzionale o tempo di corsa.
- Calcolare i volumi lato fondello e lato stelo.
- Convertire ciascun movimento in fabbisogno di portata standard usando condizioni di riferimento esplicite.
- Applicare esattamente il metodo Cv per gas, il metodo ISO 6358 o la curva prestazionale forniti per la valvola.
- Verificare ogni restrizione installata in entrambe le direzioni.
- Misurare pressione dinamica e tempo di corsa effettivo.
Il Cv serve soltanto a scremare i candidati. La scelta finale deve realizzare il movimento nei tempi previsti con una pressione stabile. Deve inoltre mantenere un’accelerazione controllabile e una contropressione di scarico accettabile, documentando al contempo il margine della prova di produzione.
Per la terminologia di base, leggere Che cos’è il coefficiente di portata Cv e come determina il dimensionamento delle valvole negli impianti pneumatici?. La caratterizzazione di laboratorio adotta una procedura diversa, illustrata in Come calcolare il coefficiente di portata (Cv) dai dati di prova della valvola.
Domande frequenti su velocità del cilindro e Cv della valvola
Alle condizioni dichiarate da Parker, il Cv richiesto passa da 0.10 a 1.01 per lo stesso alesaggio di 63 mm quando la velocità sale da 50 a 500 mm/s (Parker, consultato nel 2026). Le risposte seguenti affrontano le ipotesi che più facilmente rendono non valido questo tipo di calcolo.
Posso usare un calcolatore Cv per liquidi con l’aria compressa?
No. I calcolatori per liquidi usano normalmente una relazione di caduta di pressione per fluidi incomprimibili. Il dimensionamento per aria compressa richiede la pressione assoluta a monte e a valle. Devono inoltre essere definite temperatura e condizioni di portata standard. Completare il calcolo con un’equazione per gas, una curva pressione-portata o dati pneumatici collaudati pubblicati per la valvola specifica.
Un Cv calcolato di 1.01 garantisce 500 mm/s?
No. Il Cv di 1.01 corrisponde all’esempio Parker soltanto per l’alesaggio e la velocità obiettivo dichiarati. Devono coincidere anche pressione di alimentazione e caduta sulla valvola; i condotti installati e i componenti di scarico possono comunque rallentare il movimento. Contano inoltre carico, ammortizzazione e domanda simultanea. Verificare le pressioni dinamiche e il tempo di corsa in produzione.
Estensione e retrazione devono usare lo stesso Cv?
Non necessariamente. I cilindri a stelo singolo hanno aree diverse lato fondello e lato stelo; le valvole direzionali possono presentare capacità differenti nei rispettivi percorsi di lavoro. Calcolare ciascun movimento in base al proprio tempo obiettivo, quindi verificare sia il percorso di riempimento sia quello di scarico prima di adottare il requisito più gravoso.
Che cosa fare se il catalogo indica soltanto NL/min invece del Cv?
Le condizioni devono coincidere. Confermare le due pressioni e il riferimento di portata standard. Devono corrispondere anche la direzione di flusso e lo stato della valvola. Se manca uno di questi dati, richiedere una curva pressione-portata o dati ISO 6358 invece di convertire un valore privo di etichetta con un’equazione per liquidi.
Fonti e riferimenti tecnici
Il gruppo di fonti comprende una norma ISO, quattro riferimenti del costruttore per dimensionamento o prodotto, una nota tecnica CAGI sulla caduta di pressione e un video didattico ufficiale. Le date di consultazione mantengono tracciabili le equazioni e le condizioni dei diagrammi e facilitano le verifiche successive di ogni limite di selezione.
- ISO 6358-1:2013, prova in regime stazionario della portata di componenti pneumatici con fluidi comprimibili, inclusi gli emendamenti del 2020 e del 2026. Consultato il 2026-07-23.
- Catalogo Parker dei cilindri compatti ISO P1P, fonte della matrice per cilindri da 20-100 mm, dell’intervallo di velocità 50-500 mm/s, dell’alimentazione dichiarata di 5.5 bar, della caduta di pressione dichiarata di 0.35 bar e del controllo incrociato del Cv per l’esempio da 63 mm. Consultato il 2026-07-23.
- Introduzione Parker al dimensionamento pneumatico, Cv specifico per percorso, relazione di portata per gas, fattori di compressione, costanti della caduta di pressione e formula del tempo di corsa del cilindro. Consultata il 2026-07-23.
- Guida Parker ai cilindri P1D, dimensionamento dei tubi, strozzamento, volume morto e velocità del cilindro. Consultata il 2026-07-23.
- Calcolatore Cv Swagelok, dati di ingresso per gas e base di pressione. Consultato il 2026-07-23.
- Bollettino tecnico Swagelok sul dimensionamento delle valvole, diagrammi di dimensionamento per liquidi e gas a bassa/alta pressione. Consultato il 2026-07-23.
- Nota tecnica CAGI sulla caduta di pressione, valore di riferimento per la caduta di pressione dell’impianto e indicazioni per ridurre le restrizioni. Consultata il 2026-07-23.
- AutomationDirect: comprendere porte e vie delle valvole pneumatiche, introduzione alle porte direzionali e ai percorsi di flusso. Pubblicato il 2021-08-07; consultato il 2026-07-23.