Installazione di valvole a farfalla: sequenza, orientamento e controlli per evitare rilavorazioni

Una valvola a farfalla viene consegnata in cantiere più leggera di qualsiasi altra valvola della sua classe di pressione, ed è proprio per questo che viene installata con noncuranza. Il disco rimane all’interno del condotto in qualsiasi posizione, quindi la valvola fa leva sugli elementi adiacenti: le due flange che serrano un corpo a wafer, oppure i perni che caricano un corpo a lug. Se durante l’installazione si posizionano correttamente tali elementi adiacenti, le frecce e i bulloni, la valvola funzionerà per anni. Se si trascura uno di essi, l’errore di solito rimane nascosto fino a quando la linea non viene pressurizzata o la valvola deve essere smontata.

L'ordine riportato di seguito rispecchia le decisioni che un installatore prende effettivamente: ciò che la valvola richiede alla tubazione, ciò che il tipo di raccordo consente e vieta, la sequenza di serraggio dei bulloni, l'orientamento e la direzione del flusso, nonché i guasti riconducibili al giorno dell'installazione.

Come si inserisce una valvola a farfalla nella tua tubazione

Una valvola a farfalla regola il flusso tramite un disco che ruota di un quarto di giro all’interno del corpo della valvola. Nella posizione aperta, il disco rimane nel canale di flusso, parallelo alla direzione del flusso; nella posizione chiusa, preme contro una sede per garantire la tenuta. Questa singola caratteristica costruttiva determina tutte le regole di installazione che ne conseguono. Il disco deve sempre avere spazio per ruotare, mentre la sede deve sempre presentare una superficie pulita contro cui chiudersi.

La maggior parte delle valvole a farfalla non presenta filettature né estremità saldate. Il corpo a wafer viene inserito tra due flange di tubazione. Il corpo a lug è dotato di perni che passano attraverso i fori presenti sul bordo, mentre il corpo a doppia flangia viene fissato con bulloni alle flange di accoppiamento, proprio come una valvola a saracinesca. Questa valvola dipende dalle tubazioni circostanti in misura molto maggiore rispetto ad altre famiglie di valvole.

Le tipiche valvole a farfalla con sede in gomma (resilienti) operano all’interno di un intervallo di pressione e temperatura modesto. Nel mondo AWWA, i valori nominali vanno da 25 a 250 psi. La più comune è la Classe 150B: 150 psi con una portata di 16 ft/s. I corpi a wafer industriali PN10 e PN16 ne sono gli equivalenti di uso quotidiano, mentre i modelli AWWA flangiati raggiungono i 72 pollici, con i modelli a wafer concentrati nelle dimensioni più piccole

Verificate le condizioni della tubazione in base a quella finestra prima che la valvola esca dal magazzino, non dopo che ha iniziato a perdere. Le tre decisioni che seguono – tipo di collegamento, orientamento e fissaggio con bulloni – sono quelle che non potrete ripetere senza interrompere il flusso nella tubazione.

A wafer, a linguetta o a doppia flangia: cosa determina il tipo di connessione

Il tipo di collegamento rappresenta il primo vero bivio. Determina quali flange sono necessarie e come vanno disposti i bulloni. Determina inoltre se la valvola può essere installata in un punto cieco e se sarà possibile smontarla in seguito per la manutenzione. Le differenze sono di natura meccanica, non estetica.

Corpo del wafer: l'opzione predefinita e il suo unico grande limite

P La valvola a farfalla con corpo a wafer è la più diffusa al mondo, e a ragione. È corta, leggera ed economica, e si posiziona automaticamente al centro tra due flange. L’installazione avviene tramite fissaggio a morsetto: basta inserirla tra le flange, verificare che la distanza tra queste lasci libero il disco e serrare il giunto con una serie di prigionieri che attraversano entrambe le flange.

Il limite è simmetrico. Poiché le flange del tubo bloccano il corpo, la valvola a wafer non è in grado di reggersi da sola. Non può fungere da terminale di una linea e, una volta montata, non può essere estratta autonomamente. Per liberarla è necessario sostenere o smontare la linea adiacente. In termini di tubazioni, una valvola a wafer installata oggi è una valvola che il “te stesso del futuro” smonterà attorno alla quale, non rimuoverà.

Anche un corpo a wafer fa affidamento sui componenti adiacenti per resistere alla spinta assiale. Le linee guida dell’AWWA sconsigliano di installare qualsiasi valvola a farfalla in un punto cieco o in prossimità di una curva senza un adeguato sistema di fissaggio. In assenza di tale sistema, la spinta assiale della tubazione potrebbe far saltare la valvola dall’estremità del tubo. Nel caso di un corpo a wafer, che non dispone di ancoraggi propri, tale avvertenza va presa con doppia attenzione.

Corpo del gancio: bulloni passanti, smontaggio da un solo lato

Il corpo con raccordi è dotato di raccordi filettati lungo il proprio bordo. Ogni perno si avvita in un raccordo e fa presa su una flangia, in modo che ciascuna delle due metà del giunto possa essere aperta senza interferire con l’altra. È proprio questo che rende il corpo con raccordi la scelta standard a valle delle apparecchiature che richiedono l’isolamento per la manutenzione: un lato rimane collegato alla tubazione, mentre l’altro viene scollegato.

Due controlli garantiscono questa praticità. In primo luogo, la lunghezza del bullone. Un perno troppo lungo va a fondo nel cappuccio o colma lo spazio, e un serraggio eccessivo provoca la rottura dell’orecchio del cappuccio invece di comprimere la guarnizione. Misurate la lunghezza totale di serraggio prima di prelevare i perni dal contenitore. In secondo luogo, il grado di tenuta. I corpi dei cappucci e delle guarnizioni a disco sono spesso disponibili con un grado di tenuta della sede inferiore a quello della flangia del corpo. Leggete entrambi i valori riportati sulla targhetta e mantenete la pressione di linea al di sotto di quello più basso.

L'esperienza sul campo dimostra l'importanza di questo secondo controllo. È stato realizzato un skid di impianto composto da circa 150 valvole a farfalla rivestite in gomma di classe 150, progettato per resistere a una pressione di 20 bar di acqua di mare, e le sedi hanno ceduto in gruppi (Un consiglio, 2006). La soluzione definitiva ha comportato l'ordinazione di valvole ad alte prestazioni, l'attesa dei lunghi tempi di consegna e l'interruzione dell'attività per installarle.

C’è un’altra sfumatura da considerare. I modelli con sede a coppia, comuni nelle valvole ad alte prestazioni e con triplo offset, garantiscono la tenuta grazie alla forza di serraggio esercitata dall’operatore, non all’elasticità della gomma. I loro riduttori devono fornire la coppia di serraggio nominale. Un riduttore che non raggiunge mai il 100% della chiusura lascia la valvola soggetta a perdite ad ogni ciclo (Un consiglio, 2006).

A doppia flangia: quando la valvola si sostiene da sola

Un corpo a doppia flangia è dotato di flange proprie, forate e spianate, e si fissa alle flange dei tubi di collegamento tramite bulloni, proprio come qualsiasi valvola a saracinesca flangiata. È autoportante e in grado di sopportare le forze di spinta, il che lo rende adatto alle applicazioni in cui i corpi di tipo “wafer” e “lug” non sono all’altezza: condotte di grande diametro, interrate o di rete, e scarichi di pompe con notevoli perturbazioni idrauliche. Il costo da sostenere è rappresentato dalla lunghezza e dal peso maggiori, oltre alla necessità di mantenere una seconda coppia di guarnizioni. In cambio, la valvola tollera meglio le imperfezioni delle parti adiacenti rispetto a quanto potrà mai fare un corpo di tipo “wafer”.

La tabella riportata di seguito mette a confronto i tre organismi con le decisioni che vengono effettivamente prese in loco.

Applichiamo questo concetto al settore degli appalti. Il divario di prezzo tra un wafer e un corpo di raccordo si misura in minuti di lavoro di montaggio. Il divario tra la scelta giusta e quella sbagliata si misura in un fermo impianto, uno scavo o una diramazione riprogettata.

La procedura di installazione, passo dopo passo

Una volta stabilito il tipo di collegamento, l’installazione vera e propria consiste in una breve sequenza di passaggi, ciascuno dei quali richiede una valutazione che fa la differenza tra un giunto perfetto e la necessità di un intervento successivo. Eseguili in ordine; ogni passaggio presuppone quello precedente.

Fase 1: Ispezionare la valvola prima che venga rimossa dal terreno. Pulire accuratamente le superfici delle flange, la sede e il disco, quindi azionare la valvola una volta e verificare che i fermi o i finecorsa garantiscano la chiusura completa. I residui di sabbia accumulati durante lo stoccaggio causano la maggior parte dei danni proprio durante la prima corsa.

Fase 2: Posizionare senza forzare. Allineare le flange di accoppiamento e distanziarle a sufficienza affinché il corpo della valvola, ed eventuali rivestimenti stampati, non vengano graffiati o spostati durante l’inserimento. Non tirare mai il tubo verso la valvola utilizzando i bulloni. Deviare il tubo per chiudere il giunto provoca una torsione del corpo della valvola e compromette la tenuta; tale problema aumenta con l’aumentare delle dimensioni della valvola.

Fase 3: Posizionare il disco e sistemare le guarnizioni in base al design della sede. I consigli pubblicati non sono concordi sulla posizione del disco durante il montaggio, e tale divergenza ha una causa reale. La prassi comunale per le valvole con sede in gomma prevede che la valvola sia chiusa prima dell’installazione. Le guide per valvole a wafer e con rivestimento interno preferiscono un disco leggermente aperto, mantenuto appena all’interno della superficie di tenuta. I corpi delle valvole HVAC azionate sono solitamente impostati in posizione quasi chiusa, in modo che il disco non possa impigliarsi in una flangia. Seguire il design della sede che si ha tra le mani. Una guarnizione integrata nel corpo della valvola funziona correttamente solo se non viene raschiata. Una sede sostituibile tollera un disco chiuso. Un corpo con sede a coppia deve raggiungere la sede sotto l’azione dell’attuatore, non sotto le vostre mani. Le guarnizioni seguono la stessa logica. Una guarnizione integrata nel corpo della valvola non necessita di una guarnizione separata per la flangia. Un corpo con sede sostituibile sigilla sulla guarnizione, quindi montate la guarnizione prevista dalle specifiche.

Fase 4: Fissare con bulloni seguendo uno schema a stella utilizzando i perni misurati. Serrare inizialmente ogni bullone a mano. Quindi serrare lungo il giunto seguendo uno schema a stella, ripetendo i passaggi incrociati invece di serrare su un solo lato; fino a cinque passaggi sono una pratica comunale accettata per distribuire uniformemente la sollecitazione. Verificare che il disco ruoti liberamente per tutta la corsa prima di applicare la coppia finale. La lunghezza del perno deve corrispondere alla larghezza di presa di entrambe le flange più il corpo, con un dado completamente innestato a ciascuna estremità e senza che la filettatura tocchi il fondo di un'aletta.

Fase 5: Verificare la tenuta del giunto prima di lasciarlo così com’è. Azionare la valvola compiendo un ciclo completo di apertura e chiusura e assicurarsi che il disco superi senza ostacoli entrambi i fori delle flange. C'è un gioco che merita un'ulteriore verifica. Nel caso di tubi a pareti spesse o rivestiti in plastica, il disco aperto penetra nel tubo di raccordo. Un foro sottodimensionato può bloccarlo a metà corsa, incrinare la sede e causare una perdita nella valvola anche quando è chiusa. Successivamente, sciacquare la linea ed eseguire una prova di pressione, poiché i detriti rimasti nei tubi nuovi sono una delle principali cause di perdite nelle valvole durante le prove. Effettuare la prova alla pressione nominale della sede o al di sotto di essa, poiché è proprio a tale valore che la tenuta è stata progettata per resistere.

Orientamento e direzione del flusso: le decisioni che non si possono annullare

Tutto ciò che è successo finora può essere risolto riaprendo il giunto. L’orientamento e la direzione del flusso sono diversi. Una volta che la linea è in funzione, un errore di orientamento si manifesta sotto forma di condensa nei componenti elettronici, di una valvola che non si chiude correttamente o di un attuatore che si blocca. Ognuno di questi problemi comporta un arresto dell’impianto per intervenire.

Orientamento dello stelo e dell'attuatore

Le risposte da manuale dicono che una valvola a farfalla può essere montata con qualsiasi angolazione, e per una valvola manuale pulita in condizioni di funzionamento normali, questo è vero. La pratica ingegneristica restringe rapidamente il campo delle possibilità, e tre regole sono quelle che contano di più.

Innanzitutto, non puntare mai un attuatore o un riduttore verso il basso. I produttori di attuatori sconsigliano questa posizione perché la condensa e le perdite dalle guarnizioni finiscono direttamente sui componenti elettronici e sulla guarnizione (Reddit r/MechanicalEngineering, 2020). La stessa regola vale anche dal punto di vista dello stoccaggio: le valvole con attuatori elettrici in stoccaggio richiedono che i loro componenti elettronici siano protetti dalla condensa causata dagli sbalzi di temperatura. Inoltre, un disco rivolto verso il basso fa gravare il proprio peso sul cuscinetto di spinta dell'albero, che è dimensionato per sopportare il carico di pressione, non quello di gravità.

In secondo luogo, è preferibile utilizzare uno stelo orizzontale sulle valvole di grandi dimensioni e negli impianti soggetti a sporcizia. In questo modo, il peso del disco grava sulle boccole dell'albero anziché sulla superficie di spinta, e i detriti non si depositano nella cavità della sede.

In terzo luogo, occorre pensare alla prossima manutenzione. È opportuno prevedere un accesso dal lato della sede già in fase di installazione, poiché alcuni modelli AWWA consentono la sostituzione in linea della sede solo se gli addetti possono raggiungerla da quel lato.

Direzione del flusso e coppia dinamica

La maggior parte delle valvole a farfalla con sede resiliente garantisce la tenuta in entrambe le direzioni, e i corpi AWWA sono omologati per la portata in entrambi i sensi. La freccia sul corpo non è affatto un elemento decorativo: indica la direzione per la quale sono stati impostati la sede, il fermo del disco e la curva di coppia pubblicata. La coppia dinamica, ovvero il carico idraulico che raggiunge il picco durante il movimento del disco, è uno dei primi fattori che una guida tecnica all’installazione consiglia di definire. Se la valvola viene montata in direzione opposta a quella nominale, l’attuatore dimensionato sulla carta potrebbe non avere il margine necessario per sbloccare il disco in presenza di una pressione differenziale. Questo difetto si manifesta con il blocco dell’attuatore nel momento peggiore possibile.

I "vicini" contano tanto quanto le frecce. Le turbolenze provenienti da un raccordo situato direttamente a monte causano il flutter del disco e l’usura dei cuscinetti. Le posizioni di fondo campo e di curva collocano la valvola nel percorso di spinta, motivo per cui il fissaggio in tali punti è un requisito specificato, non un semplice suggerimento. La velocità di chiusura rientra nello stesso discorso. Una leva a un quarto di giro può chiudere la valvola con tale rapidità da provocare un picco di pressione nella linea. Le leve vanno utilizzate su linee piccole e a bassa energia; per tutte le altre sono da preferirsi azionamenti più lenti.

Una regola operativa chiude il circuito. Non rimuovere mai un riduttore o un attuatore quando la linea è sotto flusso o sotto pressione. Il disco funge da smorzatore chiuso, il flusso può causare un colpo d’ariete e l’attuatore è ciò che mantiene in posizione le guarnizioni dell’albero.

Panoramica delle regole di orientamento

Quando una valvola a farfalla appena installata non funziona correttamente

La maggior parte dei problemi relativi alle valvole a farfalla che si manifestano nel primo anno di funzionamento risalgono al giorno dell'installazione. L'elenco riportato di seguito segue l'ordine in cui le squadre di manutenzione solitamente affrontano tali problemi, e ogni voce inizia con il controllo meno costoso.

Un funzionamento con blocco o a corsa parziale, specialmente alla fine di ogni ciclo, raramente indica la rottura della valvola. Su una linea azionata, ciò significa solitamente che i finecorsa e i sensori di coppia non sono mai stati regolati per raggiungere la chiusura completa, oppure che si stanno accumulando residui di processo sulla sede. In un caso segnalato, una valvola a tripla eccentricità da 12 pollici che si bloccava alla fine di ogni ciclo di rigenerazione, il problema è stato ricondotto alla regolazione dei finecorsa e ai residui trasportati dal vapore (Un consiglio, 2018). La valvola in sé era a posto. Prima di ordinare i ricambi, reimposta gli interruttori in base alla posizione effettiva del disco chiuso.

I guasti in serie delle sedi e le perdite interne persistenti indicano una discrepanza tra i valori nominali, non un caso fortuito. Verificare i valori nominali delle sedi rispetto alla pressione effettiva della linea, compresi i transitori e il vuoto. Le sedi resilienti presentano solitamente una pressione di tenuta inferiore rispetto al valore nominale della flangia del corpo, e i picchi di pressione o il vuoto possono portare a termine ciò che la sovrapressione ha iniziato (Un consiglio, 2006). Quando in un documento di acquisto è richiesto un numero, indicare un test di tenuta della sede riconosciuto anziché le parole “bubble tight”. Il test corretto consiste nel sottoporre la valvola a una pressione superiore al suo valore nominale e verificare che non vi siano perdite visibili dalle sedi elastiche (Un consiglio, 2006).

Le perdite dalla superficie della flangia di solito hanno origine sulle superfici di tenuta, raramente all’interno della valvola. Smontare il giunto, ispezionare entrambe le superfici per verificare la presenza di scalfitture e segni di graffi, quindi rifinirle prima di rimontarle. Gli installatori che hanno individuato questo difetto indicano come soluzione l’uso di una spazzola metallica e la rifinitura delle superfici (Reddit r/HVAC, 2025). Una valvola lasciata semiaperta si usura allo stesso modo, poiché i corpi delle valvole a farfalla non sono progettati per la regolazione. Un funzionamento prolungato con un’apertura inferiore a circa 20 gradi non rientra nelle specifiche di progettazione.

Redigere specifiche di installazione che evitino la necessità di interventi di rifinitura

Ogni guasto sopra citato ha una traccia documentale che ha inizio prima ancora dell’ordine. La mancata corrispondenza dei sedili, che ha comportato sostituzioni con lunghi tempi di consegna, è stata causata da un errore nelle specifiche. Lo stesso vale per i perni di fissaggio incrinati da qualunque cosa si trovasse nel contenitore e per il disco bloccato da un foro del tubo di dimensioni insufficienti. Per prevenire ciascuno di questi casi sarebbe bastata una sola riga nelle specifiche. La rilavorazione, al contrario, comporta un fermo impianto, uno scavo o una soluzione alternativa a noleggio.

Tre controlli garantiscono gran parte di tale prevenzione, e tutti e tre non comportano alcun costo in fase di offerta. Innanzitutto, il tipo di collegamento in base alla funzione. Specificare corpi con raccordi a capicorda o a doppia flangia nei punti terminali, nelle apparecchiature che richiedono l’isolamento su un solo lato e allo scarico della pompa, dove si verificano spinte e turbolenze. Riservare le valvole a wafer per i collegamenti che non richiederanno mai lo smontaggio da un solo lato. In secondo luogo, i valori nominali per iscritto. Indicare nella riga d’acquisto il valore nominale della sede, non solo la classe del corpo, e confrontarlo con la pressione di progetto della linea, compresi i transitori. In terzo luogo, l’attuazione come sistema. Verificare la direzione del flusso e la coppia di azionamento in relazione alle dimensioni dell’attuatore e mantenere la valvola e l’attuatore su un’unica interfaccia di montaggio, in modo che l’accoppiamento sia perfettamente compatibile.

Quest'ultimo controllo è una prassi tipica tanto dell'approvvigionamento quanto dell'ingegneria. Una valvola ordinata insieme al suo attuatore da un unico fornitore viene consegnata con la coppia già regolata e i finecorsa già impostati. Una valvola e un attuatore ordinati separatamente arrivano invece come due rompicapi per la squadra di cantiere. VINCER‘Il catalogo è disponibile online, se desiderate verificare la compatibilità di una valvola a wafer, a lug o a doppia flangia e della relativa gamma di attuatori da 50 a 4.000 Nm con la vostra lista di controllo per l'installazione.

Riferimenti

1. Eng-Tips. “Guasti alle valvole a farfalla con rivestimento in gomma.” 2006. https://www.eng-tips.com/threads/rubber-lined-butterfly-valve-failures.147087/
2. Eng-Tips. “12” Il problema delle farfalle adesive”. 2018. https://www.eng-tips.com/threads/12-quot-butterfly-sticky-issue.438927/
3. Reddit r/MechanicalEngineering. “Perché non è possibile installare le valvole a farfalla rivolte verso il basso?” 2020. https://www.reddit.com/r/MechanicalEngineering/comments/f1n2pk/why_cannot_install_butterfly_valves_downwards/
4. Reddit r/HVAC. “Perdita dalla flangia di una valvola a farfalla.” 2025. https://www.reddit.com/r/HVAC/comments/1ql15tm/butterfly_valve_flange_leaking/