Valvola limitatrice di pressione: come protegge i circuiti del freno ad aria

La valvola limitatrice di pressione è una valvola a molla montata tra l'alimentazione del freno ad aria e un circuito a valle — di solito una linea accessoria o ausiliaria — che rifiuta di far passare aria finché la pressione a monte non supera un punto prestabilito. Una volta che la pressione dell'impianto supera tale taratura (comunemente nella fascia 65-95 psi, a seconda della valvola), si apre e alimenta il ramo a valle. Se in seguito la pressione scende sotto il punto di chiusura, la valvola si richiude e trattiene l'aria residua sul lato freni. Questo comportamento è ciò che impedisce a un tubo del sedile pneumatico scoppiato o a un cuscino della sospensione lacerato di scaricare i serbatoi di servizio fino ad azzerarli.

I tecnici abbreviano spesso il nome in PPV, oppure la chiamano valvola di protezione accessori. Sui camion europei si trovano collegate alle linee dell'attuatore del cambio, ai circuiti di ribaltamento cabina e alle alimentazioni della sospensione pneumatica; sui mezzi nordamericani sono comuni sui rami di sospensione pneumatica, presa di forza, clacson ad aria e apparecchiature ausiliarie.

Perché un impianto frenante ad aria necessita di isolamento dei circuiti

L'impianto frenante ad aria è pneumatico: immagazzina la propria energia come aria compressa anziché come fluido in pressione. Una perdita a valle dei serbatoi può sfiatare un volume enorme di aria immagazzinata in pochi secondi, e ogni psi perso è capacità frenante persa. Quando la pressione dell'impianto scende verso la soglia di allarme bassa pressione — tipicamente intorno a 60 psi — si attivano cicalino e spia, e se continua a scendere i freni a molla si azionano da soli tra 20 e 45 psi.

I camion moderni collegano molti dispositivi allo stesso compressore: sospensione pneumatica, sedili ad aria, sospensione cabina, clacson, spurgo dell'essiccatore, attuatori del cambio e degli assi, e sui trattori l'alimentazione del rimorchio. Senza isolamento, il guasto di uno qualsiasi di questi trascina con sé i freni. Le valvole limitatrici di pressione ripartiscono l'impianto affinché un guasto rimanga localizzato.

Come funziona una valvola limitatrice di pressione

Internamente la valvola è un pistone o una membrana caricati da una molla calibrata e appoggiati contro una sede. La pressione di alimentazione agisce su un lato del pistone; la molla lo tiene chiuso dall'altro.

1. Carica da zero. Il compressore accumula pressione nel serbatoio umido e nei serbatoi di servizio. La valvola di protezione resta chiusa — la molla prevale — così tutta l'aria disponibile va ai circuiti frenanti.
2. Raggiungimento del punto di apertura. Quando la pressione a monte supera la taratura della molla, il pistone si stacca dalla sede e l'aria fluisce nel ramo accessorio. A questo punto i freni sono già in gran parte carichi.
3. Funzionamento normale. Il regolatore fa ciclare il compressore tra innesto, generalmente intorno a 100-110 psi, e disinnesto, generalmente tra 120 e 135 psi, per cui un impianto completamente carico si assesta tipicamente intorno a 120 psi. La valvola resta aperta e il circuito accessorio viene alimentato con continuità.
4. Guasto a valle. Un tubo scoppia o un raccordo cede. La pressione nel ramo accessorio cala, e mentre il lato a monte la segue fino al punto di chiusura, la molla richiude la valvola sulla sua sede. La perdita d'aria si arresta e i serbatoi dei freni mantengono quanto ancora contengono.

La maggior parte dei modelli prevede uno scarto deliberato tra la pressione di apertura e quella di chiusura, così la valvola non sfarfalla sulla soglia. Alcune varianti fungono anche da valvola di non ritorno e bloccano il riflusso dall'accessorio verso l'alimentazione; altre consentono il flusso inverso. Verificate quale tipo avete prima di sostituire i componenti.

Tarature di pressione tipiche per circuito

I valori seguenti sono intervalli di servizio generali, solo a titolo orientativo. La taratura effettiva è fissata in produzione e normalmente è stampigliata, fusa o stampata sul corpo valvola. Fate sempre corrispondere il ricambio al valore indicato sull'unità vecchia e ai dati di servizio aggiornati del costruttore del veicolo.

Non sostituite mai una valvola con una di pressione di apertura diversa solo perché entra fisicamente. Una taratura troppo bassa lascia che gli accessori sottraggano aria ai freni durante la carica; troppo alta, e il circuito accessorio potrebbe non ricevere mai aria su un impianto al limite.

Valvola limitatrice di pressione vs valvola di protezione multicircuito

Le due vengono confuse continuamente. Una singola valvola limitatrice di pressione protegge un ramo: un ingresso, un'uscita, una taratura di molla. Una valvola di protezione multicircuito — la valvola a quattro circuiti presente sulla maggior parte dei camion europei — è un unico corpo contenente più elementi di protezione più valvole di non ritorno, che suddivide l'uscita dell'essiccatore in servizio primario, servizio secondario, freno di stazionamento/a molla e circuiti ausiliari con una priorità di carica definita. Se il vostro camion ha una valvola a quattro circuiti all'uscita dell'essiccatore, quell'unità svolge il lavoro pesante, e singole PPV più a valle gestiscono i singoli accessori.

Entrambe appartengono alla stessa famiglia della valvola di non ritorno del freno ad aria, che blocca il riflusso ma non ha soglia di pressione. Valvola di non ritorno: controllo di direzione. Valvola di protezione: controllo a soglia di pressione.

Sintomi di una valvola limitatrice di pressione guasta

Bloccata chiusa, o pressione di apertura salita troppo

• La sospensione pneumatica non si solleva, o impiega molto più tempo del normale a gonfiarsi
• Sedile ad aria, sospensione cabina o clacson inattivi mentre la pressione dei freni risulta normale
• Attuatori del cambio o della presa di forza lenti, o che non si innestano affatto
• L'accessorio funziona solo a pressione di impianto piena e smette non appena la pressione scende verso l'innesto del regolatore

Bloccata aperta, o perdita attraverso la sede

• Una perdita in una linea accessoria scarica l'intero impianto — la funzione di protezione è persa
• Il compressore cicla più spesso del dovuto, e i tempi di carica a freddo sono lunghi
• L'impianto non raggiunge il normale disinnesto del regolatore perché il percorso di perdita non si chiude mai
• Perdita udibile dal corpo stesso della valvola a impianto carico

Questo elenco di sintomi si sovrappone molto a guasti di carica che non hanno nulla a che vedere con la valvola di protezione. Prima di condannarla, escludete un compressore esausto o uno scaricatore che perde — vedere impianto frenante ad aria che perde pressione per l'approccio sistematico.

Come collaudarla

Bloccate prima le ruote con cunei, e ricordate che il veicolo può perdere l'aria del freno di stazionamento durante il collaudo.

1. Osservate la sequenza di carica. Scaricate l'impianto a zero, poi caricate e annotate quando il circuito accessorio si attiva. Dovrebbe iniziare a ricevere aria approssimativamente alla pressione di apertura indicata — non subito da zero, e non solo al disinnesto.
2. Misurate il lato a valle. Inserite un manometro di prova a T sul ramo protetto e confrontatelo con l'alimentazione durante la carica. Una valvola che apre con 20-30 psi di ritardo, o che non apre mai completamente, è guasta.
3. Prova di caduta di pressione. Caricate completamente, spegnete il motore, poi sfiatate deliberatamente il ramo accessorio. Il manometro di alimentazione dovrebbe smettere di scendere al punto di chiusura della valvola. Se l'alimentazione continua a scaricarsi verso zero, la valvola è bloccata aperta.
4. Insaponate il corpo e i raccordi. Con l'impianto carico, verificate perdite esterne sull'alloggiamento, sul foro di scarico se presente, e su tutti i raccordi.
5. Controllate la fonte dell'aria. Aria umida e oleosa è ciò che uccide queste valvole. Se la sede è impastata o il pistone si incolla, ispezionate la cartuccia dell'essiccatore e verificate se il compressore lascia passare olio a valle.

Note su manutenzione e sostituzione

La maggior parte delle valvole limitatrici di pressione sono unità sigillate, non regolabili, e vengono sostituite anziché revisionate. Quando montate una nuova:

• Fate corrispondere esattamente la marcatura della pressione di apertura, insieme alle dimensioni della filettatura dei raccordi e al senso di flusso — molti corpi valvola riportano una freccia o marcatura IN/OUT.
• Confermate se l'originale era di tipo monodirezionale o bidirezionale.
• Usate il sigillante per filettature con parsimonia e tenetelo lontano dagli ultimi due filetti; il sigillante che migra su una sede è un guasto ripetuto in attesa di accadere.
• Soffiate le linee prima di ricollegarle, specialmente dopo un guasto da contaminazione da olio o fanghi.
• Ricaricate da zero e verificate il punto di apertura con un manometro prima di rimettere in servizio il veicolo.

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Prevenire è meglio che sostituire

Le valvole di protezione si guastano per lo stesso motivo per cui si guastano la maggior parte dei componenti pneumatici: la contaminazione. Acqua e olio trasportati oltre una cartuccia dell'essiccatore satura rivestono le sedi, impastano i pistoni e, d'inverno, li congelano solidi. Scaricare i serbatoi secondo programma, sostituire la cartuccia dell'essiccatore all'intervallo raccomandato e correggere tempestivamente un compressore che lascia passare olio faranno più per la durata della valvola di protezione di qualsiasi intervento sulla valvola stessa.