Cosa sono le valvole?

Le valvole sono dispositivi meccanici che controllano il flusso e la pressione all'interno di un sistema o processo. Sono componenti essenziali di un sistema di tubazioni che trasporta liquidi, gas, vapori, liquami ecc..

Sono disponibili diversi tipi di valvole: valvole a saracinesca, a globo, a maschio, a sfera, a farfalla, di ritegno, a membrana, a pinza, limitatrici di pressione, di controllo ecc. Ciascuna di queste tipologie ha un numero di modelli, ciascuno con caratteristiche e capacità funzionali diverse. Alcune valvole sono autoazionate mentre altre sono azionate manualmente o con un attuatore oppure pneumatiche o idrauliche.

Le funzioni di Valves sono:

• Arresto e avvio del flusso
• Ridurre o aumentare un flusso
• Controllo della direzione del flusso
• Regolazione di un flusso o di una pressione di processo
• Scaricare un sistema di tubazioni da una certa pressione

Esistono molti design, tipi e modelli di valvole, con un'ampia gamma di applicazioni industriali. Tutti soddisfano una o più delle funzioni sopra identificate. Le valvole sono articoli costosi ed è importante che venga specificata la valvola corretta per la funzione e che sia costruita con il materiale corretto per il liquido di processo.

Indipendentemente dal tipo, tutte le valvole hanno le seguenti parti fondamentali: corpo, coperchio, rivestimento (elementi interni), attuatore e baderna. Le parti fondamentali di una valvola sono illustrate nell'immagine a destra.

Corpo valvola

Il corpo della valvola, talvolta chiamato guscio, è il confine principale di una valvola di pressione. Serve come elemento principale di un gruppo valvola perché è la struttura che tiene insieme tutte le parti.

Il corpo, il primo confine di pressione di una valvola, resiste ai carichi di pressione del fluido derivanti dalle tubazioni di collegamento. Riceve tubazioni in ingresso e in uscita tramite giunti filettati, imbullonati o saldati.

Le estremità del corpo valvola sono progettate per collegare la valvola alla tubazione o all'ugello dell'apparecchiatura mediante diversi tipi di connessioni terminali, come saldate di testa o a bicchiere, filettate o flangiate.

I corpi delle valvole sono fusi o forgiati in una varietà di forme e ciascun componente ha una funzione specifica ed è costruito in un materiale adatto a quella funzione.

Coperchio della valvola

Il coperchio dell'apertura nel corpo è il coperchio ed è il secondo confine più importante di una valvola di pressione. Come i corpi valvola, i coperchi sono disponibili in molti design e modelli.

Un coperchio funge da copertura sul corpo della valvola ed è fuso o forgiato nello stesso materiale del corpo. È comunemente collegato al corpo tramite un giunto filettato, imbullonato o saldato. Durante la fabbricazione della valvola, i componenti interni, come stelo, disco, ecc., vengono inseriti nel corpo e quindi viene fissato il coperchio per tenere insieme tutte le parti all'interno.

In tutti i casi, l'attacco del cofano alla carrozzeria è considerato un limite di pressione. Ciò significa che il giunto saldato o i bulloni che collegano il cofano alla carrozzeria sono parti che trattengono la pressione. I coperchi delle valvole, pur essendo una necessità per la maggior parte delle valvole, rappresentano motivo di preoccupazione. I coperchi possono complicare la produzione delle valvole, aumentarne le dimensioni, rappresentare una parte significativa del costo della valvola e essere una fonte di potenziali perdite.

Trim della valvola

Le parti interne della valvola rimovibili e sostituibiliche entrano in contatto con il mezzo di flusso sono collettivamente definiti comeRivestimento della valvola. Queste parti includono sedi delle valvole, dischi, premistoppa, distanziatori, guide, boccole e molle interne. Il corpo della valvola, il coperchio, la baderna, ecc. che entrano in contatto con il fluido di flusso non sono considerati trim della valvola.

Le prestazioni del trim di una valvola sono determinate dall'interfaccia tra disco e sede e dalla relazione tra la posizione del disco e la sede. Grazie all'assetto, sono possibili i movimenti di base e il controllo del flusso. Nei progetti di trim con movimento rotatorio, il disco scorre vicino alla sede per produrre un cambiamento nell'apertura del flusso. Nei progetti di assetto a movimento lineare, il disco si solleva perpendicolarmente dalla sede in modo che appaia un orifizio anulare.

Le parti del rivestimento della valvola possono essere costruite con materiali assortiti a causa delle diverse proprietà necessarie per resistere a forze e condizioni diverse. Le boccole e i premistoppa non sono soggetti alle stesse forze e condizioni del disco e delle sedi della valvola.

Le proprietà del mezzo di flusso, la composizione chimica, la pressione, la temperatura, la portata, la velocità e la viscosità sono alcune delle considerazioni importanti nella selezione dei materiali di rifinitura adatti. I materiali del rivestimento possono essere o meno lo stesso materiale del corpo o del coperchio della valvola.

Trim della valvola API 600 n

Disco e sede(i) della valvola

Disco

Il disco è l'organo che consente, strozza o arresta il flusso a seconda della sua posizione. Nel caso di un otturatore o di una valvola a sfera, il disco viene chiamato otturatore o sfera. Il disco è il terzo limite di pressione primaria più importante. Con la valvola chiusa, al disco viene applicata l'intera pressione del sistema e, per questo motivo, il disco è un componente correlato alla pressione.

I dischi sono generalmente forgiati e, in alcuni modelli, con superficie dura per fornire buone proprietà antiusura. La maggior parte delle valvole prende il nome dal design dei loro dischi.

Posto/i

La sede o gli anelli di tenuta forniscono la superficie di appoggio per il disco. Una valvola può avere una o più sedi. Nel caso di una valvola a globo o di ritegno, di solito è presente una sede, che forma una guarnizione con il disco per arrestare il flusso. Nel caso di una valvola a saracinesca le sedi sono due; uno a monte e l'altro a valle. Un disco della valvola a saracinesca ha due superfici di seduta che entrano in contatto con le sedi della valvola per formare una guarnizione per arrestare il flusso.

Per migliorare la resistenza all'usura degli anelli di tenuta, la superficie viene spesso rinforzata mediante saldatura e quindi lavorazione della superficie di contatto dell'anello di tenuta. Per una buona tenuta quando la valvola è chiusa è necessaria una finitura superficiale fine della superficie di appoggio. Gli anelli di tenuta non sono generalmente considerati parti limite di pressione perché il corpo ha uno spessore di parete sufficiente per resistere alla pressione di progetto senza fare affidamento sullo spessore degli anelli di tenuta.

Stelo della valvola

Lo stelo della valvola fornisce il movimento necessario al disco, all'otturatore o alla sfera per aprire o chiudere la valvola ed è responsabile del corretto posizionamento del disco. È collegato da un lato al volantino della valvola, all'attuatore o alla leva e dall'altro al disco della valvola. Nelle valvole a saracinesca o a globo, il movimento lineare del disco è necessario per aprire o chiudere la valvola, mentre nelle valvole a maschio, a sfera e a farfalla, il disco viene ruotato per aprire o chiudere la valvola.

Gli steli vengono solitamente forgiati e collegati al disco mediante tecniche filettate o di altro tipo. Per evitare perdite, nella zona della guarnizione, è necessaria una finitura superficiale fine dello stelo.

Esistono cinque tipi di steli delle valvole:

• Stelo ascendente con vite esterna e giogo
  L'esterno dello stelo è filettato, mentre la parte dello stelo nella valvola è liscia. Le filettature dello stelo sono isolate dal fluido di flusso tramite la baderna dello stelo. Sono disponibili due diversi stili di questi design; uno con il volantino fissato allo stelo, in modo che possano salire insieme, e l'altro con un manicotto filettato che fa salire lo stelo attraverso il volantino. Questo tipo di valvola è indicata con “O. S. e Y." è un design comune per valvole da 2 pollici e più grandi.
• Stelo ascendente con vite interna
  La parte filettata dello stelo si trova all'interno del corpo valvola e la guarnizione dello stelo si trova lungo la sezione liscia esposta all'atmosfera esterna. In questo caso, le filettature dello stelo sono in contatto con il fluido. Quando vengono ruotati, lo stelo e il volantino si sollevano insieme per aprire la valvola.
• Stelo non rialzato con vite interna
  La parte filettata dello stelo è interna alla valvola e non sale. Il disco della valvola scorre lungo lo stelo, come un dado se lo stelo viene ruotato. Le filettature dello stelo sono esposte al mezzo di flusso e, come tali, sono soggette all'impatto. Ecco perché questo modello viene utilizzato quando lo spazio è limitato per consentire il movimento lineare e il fluido di flusso non provoca erosione, corrosione o abrasione del materiale dello stelo.
• Stelo scorrevole
  Questo stelo della valvola non ruota né gira. Scorre dentro e fuori la valvola per aprire o chiudere la valvola. Questo design è utilizzato nelle valvole ad apertura rapida con leva azionata manualmente. Viene utilizzato anche nelle valvole di controllo azionate da cilindri idraulici o pneumatici.
• Stelo rotante
  Questo è un modello comunemente usato nelle valvole a sfera, a maschio e a farfalla. Un movimento di un quarto di giro dello stelo apre o chiude la valvola.

Nel menu principale "Valvole" troverai alcuni collegamenti ad immagini dettagliate (grandi) di valvole a stelo saliente e NON saliente.

Guarnizione dello stelo della valvola

Per una tenuta affidabile tra lo stelo e il coperchio è necessaria una guarnizione. Questo si chiama imballaggio ed è dotato ad esempio dei seguenti componenti:

• Seguitore del premistoppa, un manicotto che comprime la baderna, tramite un premistoppa nel cosiddetto premistoppa.
• Premistoppa, una specie di boccola, che comprime la guarnizione nel premistoppa.
• Premistoppa, camera in cui viene compressa la baderna.
• Baderna, disponibile in diversi materiali, come Teflon®, materiale elastomerico, materiale fibroso ecc..
• Un sedile posteriore è una disposizione dei posti a sedere all'interno del cofano. Fornisce una tenuta tra lo stelo e il coperchio e impedisce l'accumulo di pressione del sistema contro la guarnizione della valvola, quando la valvola è completamente aperta. I sedili posteriori vengono spesso applicati nelle valvole a saracinesca e a globo.

Un aspetto importante della durata di vita di una valvola è il gruppo di tenuta. Quasi tutte le valvole, come le valvole standard a sfera, a globo, a saracinesca, a maschio e a farfalla, hanno il loro gruppo di tenuta basato sulla forza di taglio, attrito e strappo.

Pertanto l'imballaggio della valvola deve essere effettuato correttamente, per evitare danni allo stelo e perdite di fluido o gas. Quando una baderna è troppo allentata, la valvola perde. Se la baderna è troppo stretta, ciò influenzerà il movimento e potrebbe danneggiare lo stelo.

Suggerimento per la manutenzione: 1. Come installare un premistoppa

Suggerimento per la manutenzione: 2. Come installare un premistoppa

Giogo della valvola e dado del giogo

Giogo

Un giogo collega il corpo della valvola o il coperchio con il meccanismo di attuazione. La parte superiore della staffa che tiene un dado della staffa, un dado dello stelo o una boccola della staffa e lo stelo della valvola passa attraverso di essa. Una forcella solitamente è dotata di aperture per consentire l'accesso al premistoppa, ai collegamenti dell'attuatore, ecc. Strutturalmente, una forcella deve essere sufficientemente robusta da resistere alle forze, ai momenti e alla coppia sviluppati dall'attuatore.

Dado del giogo

Un dado del giogo è un dado filettato internamente ed è posizionato nella parte superiore del giogo attraverso il quale passa lo stelo. In una valvola a saracinesca, ad esempio, il dado del giogo viene girato e lo stelo si sposta verso l'alto o verso il basso. Nel caso delle valvole a globo, il dado è fisso e lo stelo viene ruotato attraverso di esso.

Attuatore della valvola

Le valvole manuali sono solitamente dotate di un volantino fissato allo stelo della valvola o al dado del giogo che viene ruotato in senso orario o antiorario per chiudere o aprire una valvola. Le valvole a globo e a saracinesca vengono aperte e chiuse in questo modo.

Le valvole a quarto di giro ad azionamento manuale, come quelle a sfera, a tappo o a farfalla, sono dotate di una leva per azionare la valvola.

Esistono applicazioni in cui non è possibile o auspicabile azionare manualmente la valvola tramite volantino o leva. Queste applicazioni includono:

• Valvole di grandi dimensioni che devono essere azionate contro un'elevata pressione idrostatica
• Le valvole devono essere azionate da una postazione remota
• Quando il tempo per aprire, chiudere, strozzare o controllare manualmente la valvola è più lungo di quanto richiesto dai criteri di progettazione del sistema

Queste valvole sono solitamente dotate di un attuatore.
Un attuatore nella definizione più ampia è un dispositivo che produce il movimento lineare e rotatorio di una fonte di energia sotto l'azione di una fonte di controllo.

Gli attuatori di base vengono utilizzati per aprire o chiudere completamente una valvola. Agli attuatori per il controllo o la regolazione delle valvole viene dato un segnale di posizionamento per spostarsi in qualsiasi posizione intermedia. Esistono molti tipi diversi di attuatori, ma i seguenti sono alcuni degli attuatori per valvole comunemente utilizzati:

• Attuatori dell'ingranaggio
• Attuatori per motori elettrici
• Attuatori pneumatici
• Attuatori idraulici
• Attuatori elettromagnetici

Per ulteriori informazioni sugli Attuatori vedere il Menu principale “Valvole”-Attuatori per valvole-

Classificazione delle valvole

Di seguito sono riportate alcune delle classificazioni delle valvole comunemente utilizzate, basate sul movimento meccanico:

• Valvole a movimento lineare. Le valvole in cui l'elemento di chiusura, come nelle valvole a saracinesca, a globo, a diaframma, a pinza e a sollevamento, si muove in linea retta per consentire, arrestare o strozzare il flusso.
• Valvole di movimento rotatorio. Quando l'elemento di chiusura della valvola si muove lungo un percorso angolare o circolare, come nelle valvole a farfalla, a sfera, a otturatore, eccentriche e a battente, le valvole sono chiamate valvole a movimento rotatorio.
• Valvole a un quarto di giro. Alcune valvole a movimento rotatorio richiedono un movimento dello stelo di circa un quarto di giro, da 0 a 90°, per passare alla posizione completamente aperta da una posizione completamente chiusa o viceversa.

Classificazione delle valvole in base al movimento

Valutazioni di classe

I valori di pressione-temperatura delle valvole sono indicati da numeri di classe. ASME B16.34, Valvole flangiate, filettate e con estremità a saldare è uno degli standard per valvole più utilizzati. Definisce tre tipi di classi: standard, speciale e limitata. ASME B16.34 copre le valvole di Classe 150, 300, 400, 600, 900, 1500, 2500 e 4500.

Riepilogo

In questa pagina sono definite una serie di informazioni fondamentali relative alle valvole.

Come avrai visto nel menu principale "Valvole", puoi trovare anche informazioni su numerose valvole spesso utilizzate nell'industria petrolifera e chimica.
Può darti un'idea e una buona comprensione delle differenze tra i vari tipi di valvole e di come queste differenze influiscono sulla funzione della valvola. Aiuterà alla corretta applicazione di ciascun tipo di valvola durante la progettazione e al corretto utilizzo di ciascun tipo di valvola durante il funzionamento.