La scelta delle valvole è una fase molto importante nella progettazione di qualsiasi sistema di movimentazione dei fluidi, perché un tipo di valvola sbagliato può causare molti problemi. Tra tutti i tipi di valvole, la valvola a saracinesca e la valvola a sfera sono due delle valvole più comunemente utilizzate in ingegneria e tecnologia. Sebbene entrambe siano utilizzate per controllare il flusso di liquidi, differiscono per design, funzionalità e applicazione. È fondamentale comprendere queste differenze per ottenere i migliori risultati in termini di prestazioni del sistema, produttività e sicurezza in numerosi settori. Questo articolo si concentra sulla descrizione dettagliata delle valvole a saracinesca e delle valvole a sfera, che vi aiuterà a fare la scelta giusta per la vostra applicazione.
Che cos'è una valvola a saracinesca?
Nella sua forma più semplice, una valvola a saracinesca è una valvola a movimento lineare che apre o chiude il flusso dell'acqua o di qualsiasi altro fluido. La sua applicazione principale è quella di aprire o chiudere completamente il flusso del fluido, consentendo un flusso completo quando è in posizione aperta e nessun flusso quando è chiusa. Alcuni dei tipi più comuni di valvole a saracinesca sono le valvole a saracinesca a scorrimento parallelo, le valvole a saracinesca a cuneo (a cuneo pieno, a cuneo flessibile e a cuneo diviso) e le valvole a saracinesca passanti, sviluppate per soddisfare diverse condizioni di alta pressione e temperatura.
Che cos'è una valvola a sfera?
Una valvola a sfera è un tipo di valvola rotante che ruota di un quarto di giro per aprire o chiudere la valvola con l'aiuto di un disco sferico con un foro al centro. Le valvole a sfera sono caratterizzate dalla capacità di chiudersi rapidamente, di fornire una tenuta ermetica e di avere dimensioni relativamente ridotte, che le rendono adatte all'uso nei sistemi di approvvigionamento idrico. Esistono diversi tipi di valvole a sfera, come le valvole a sfera a passaggio totale, a passaggio ridotto, a passaggio V e a montaggio trunnion, e ognuna di esse ha coefficienti di portata e valori di pressione diversi. L'elemento principale è una sfera cava con un foro ruotabile.
Valvola a saracinesca e valvola a sfera: come si confrontano?
Lavoro
Design e struttura
Anche la struttura delle valvole a saracinesca e a sfera presenta alcune differenze che possono essere descritte come segue: Una valvola a saracinesca è composta da corpo, coperchio, saracinesca, anelli di sede, stelo e attuatore che può essere a volantino o automatico. La saracinesca scorre lungo lo stelo con l'aiuto degli anelli della sede per regolare il flusso. Le valvole a sfera, invece, sono solitamente costituite da corpo, sfera, sedi, stelo e attuatore. La sfera, con il suo foro unico, è il componente principale di controllo del flusso che ruota per aprire o chiudere le sedi per consentire o impedire il flusso dei fluidi. Le valvole a saracinesca sono generalmente più grandi e pesanti delle valvole a sfera della stessa dimensione e classe di pressione, soprattutto a causa dello spazio necessario per il movimento della saracinesca.
Controllo del flusso
Nel caso del controllo del flusso, le valvole a saracinesca sono utilizzate principalmente per applicazioni on-off in linee di alimentazione idrica di grandi dimensioni. Non sono molto efficaci nel controllo o nella gestione del flusso. Alcuni dei problemi che possono derivare dall'apertura parziale di una valvola a saracinesca sono le vibrazioni indotte dal flusso, l'erosione della saracinesca e delle sedi a causa dell'alta velocità del fluido che passa attraverso l'apertura ristretta e il danneggiamento della valvola. Le valvole a sfera sono utilizzate principalmente per il servizio on/off, ma possono fornire una certa misura di strozzatura, soprattutto quando la sfera ha un attacco a V. Tuttavia, la strozzatura con una valvola a sfera standard può anche causare l'usura della sede se viene effettuata per lungo tempo. In termini di controllo del flusso, l'uso di valvole di regolazione è più consigliato rispetto alle valvole a saracinesca e a sfera.
Applicazioni
Le valvole a saracinesca sono utilizzate nei processi in cui è necessario un flusso ampio e libero del fluido e in cui la valvola non viene aperta o chiusa frequentemente. Esempi sono:
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Impianti di trattamento delle acque e delle acque reflue
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Oleodotti e gasdotti
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Centrali elettriche
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Operazioni minerarie
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Movimentazione di materiali sfusi
Le valvole a sfera, grazie alla loro rapidità di funzionamento e alla capacità di chiudere e sigillare, sono utilizzate in un'ampia gamma di applicazioni, come ad esempio:
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Sistemi HVAC
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Distribuzione di gas naturale
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Trattamento chimico
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Industria alimentare e delle bevande
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Prodotti farmaceutici
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Sistemi di controllo dei processi automatizzati
Dipende principalmente dalle esigenze del sistema, ad esempio se richiede una chiusura rapida, una tenuta stagna o una bassa perdita di pressione.
Prestazioni di tenuta
La tenuta è uno degli aspetti più importanti delle prestazioni delle valvole e sia le valvole a saracinesca che le valvole a sfera hanno diversi gradi di tenuta. Le valvole a sfera, soprattutto quelle con sedi morbide (PTFE o elastomero), sono relativamente più efficaci in termini di tenuta rispetto alle valvole a saracinesca. Ciò è dovuto alla forma sferica della sfera e al contatto uniforme con le sedi lungo la superficie di tenuta. Le valvole a saracinesca dipendono dalla chiusura della saracinesca sulle sedi per creare una tenuta. Nel corso del tempo, le superfici di tenuta delle valvole a saracinesca possono essere soggette a usura, a seconda della frequenza di utilizzo della valvola o se il fluido che passa attraverso la valvola contiene materiali abrasivi, che possono causare perdite.
Vita utile
La durata di vita delle valvole a saracinesca e delle valvole a sfera dipende dal materiale utilizzato nella valvola, dalle condizioni di lavoro (pressione, temperatura, tipo di fluido) e dalla frequenza di utilizzo. In generale, le valvole a sfera hanno un design meno complesso e un numero minore di parti in movimento, quindi è più probabile che abbiano un ciclo di vita più lungo, in particolare nei servizi ciclici. Il funzionamento a un quarto di giro riduce inoltre l'usura delle parti interne. Le valvole a saracinesca, a causa del loro movimento a scorrimento, possono subire una maggiore usura della saracinesca e delle sedi, soprattutto se la valvola viene utilizzata per la strozzatura. Tuttavia, nei casi in cui vengono utilizzate per lo più in posizione completamente aperta o completamente chiusa e non sono esposte a condizioni severe, le valvole a saracinesca possono anche servire a lungo e garantire la durata del sistema nel suo complesso.
Manutenzione e pulizia
La manutenzione delle valvole a saracinesca e delle valvole a sfera è diversa a causa della loro progettazione. Le valvole a saracinesca sono generalmente più esigenti in termini di manutenzione a causa del numero di parti in movimento e dell'usura della saracinesca e delle sedi. La manutenzione del mandrino può richiedere una lubrificazione frequente, mentre la guarnizione può richiedere un'ispezione per verificare eventuali perdite. Anche la pulizia può essere più complicata nelle valvole a saracinesca, a causa della cavità solitamente disponibile per il deposito di detriti, con conseguente contaminazione. Le valvole a sfera sono relativamente meno complesse e quindi richiedono meno manutenzione. Tuttavia, le sedi delle valvole a sfera possono essere usurate da fluidi abrasivi o dall'alta pressione. La pulizia di una valvola a sfera è generalmente facile, a volte richiede solo l'apertura e il lavaggio della valvola.
Fattori da considerare nella scelta tra valvole a saracinesca e a sfera
Tipo di fluido
La natura del fluido che deve essere gestito dal sistema è un fattore critico nella scelta della valvola. Per i fluidi puliti e non viscosi, sia le valvole a saracinesca che quelle a sfera possono essere la scelta migliore. Tuttavia, per i fluidi contenenti solidi in sospensione o fanghi, le valvole a saracinesca potrebbero essere più soggette a intasamenti o a danni alla sede a causa del movimento di scorrimento della saracinesca. Le valvole a sfera, che si puliscono da sole durante la rotazione della sfera, possono essere preferibili in queste applicazioni. Per i fluidi altamente corrosivi, il materiale di costruzione delle parti della valvola (corpo, sedi, guarnizioni) è fondamentale; entrambi i tipi di valvole sono realizzati in vari materiali resistenti alla corrosione e sono in grado di gestire i gas.
Spazio di installazione
Anche le dimensioni dello spazio di installazione possono determinare l'utilizzo di una valvola a saracinesca o a sfera. Le valvole a sfera hanno generalmente un design più compatto rispetto alle valvole a saracinesca di pari dimensioni nominali e pressione nominale. Questo fa sì che le valvole a sfera siano preferite in molti sistemi, poiché in molti casi richiedono meno spazio di installazione. Le valvole a saracinesca hanno bisogno di una maggiore corsa lineare per sollevare completamente la saracinesca quando è completamente aperta e questo può essere un limite in alcune applicazioni.
Costo
Il costo iniziale delle valvole a saracinesca e delle valvole a sfera può variare a seconda delle dimensioni, della classe di pressione, del materiale di costruzione e della marca. In generale, per le piccole dimensioni e le classi di pressione basse, il costo delle valvole a sfera può essere leggermente superiore a quello delle valvole a saracinesca. Tuttavia, per le grandi dimensioni e le classi di pressione elevate, la differenza di costo potrebbe non essere notevole e, a volte, le valvole a saracinesca potrebbero essere più economiche. Il costo complessivo dovrebbe includere anche i costi a lungo termine, come i costi di manutenzione dell'apparecchiatura e i costi di sostituzione dell'apparecchiatura nel prossimo futuro.
Pressione
Per le pressioni medio-basse, fino alla classe ANSI 300, si possono utilizzare sia valvole a saracinesca che a sfera, ma le valvole a sfera sono preferite per la migliore tenuta e la rapidità di funzionamento. Per le applicazioni ad alta pressione (Classe ANSI 600+), è necessario l'uso di progetti speciali per entrambe. Le valvole a saracinesca sono utilizzate per applicazioni ad altissima pressione, ma esistono anche valvole a sfera per alte pressioni con montaggio a cerniera. È sempre importante assicurarsi che la pressione nominale della valvola sia superiore alla pressione massima del sistema e allo shock idraulico.
Temperatura
Un altro fattore che influenza la scelta della valvola è la temperatura del fluido da trattare. Le valvole a saracinesca e a sfera possono essere ordinate con materiali diversi per il corpo, le sedi e le guarnizioni, adatti a diversi intervalli di temperatura. La temperatura gioca un ruolo importante nelle prestazioni e nella durata della valvola e quindi può essere alta o bassa. Ad esempio, le alte temperature possono portare al deterioramento di alcuni materiali morbidi delle sedi utilizzati nelle valvole a sfera. La tabella seguente mostra i limiti di temperatura approssimativi per i materiali delle valvole più comunemente utilizzati:
| Materiale | Intervallo di temperatura tipico (°C) | Intervallo di temperatura tipico (°F) |
| Acciaio al carbonio | Da -29 a 427 | Da -20 a 800 |
| Acciaio inox | Da -196 a 538 | Da -320 a 1000 |
| PTFE (Teflon) | Da -200 a 260 | Da -328 a 500 |
| EPDM | Da -50 a 150 | Da -58 a 302 |
| Buna-N (Nitrile) | Da -40 a 121 | Da -40 a 250 |
Azionamento delle valvole: Il prossimo passo per le valvole a saracinesca e a sfera
Sebbene l'azionamento a volantino o a leva sia tipico delle valvole a saracinesca e a sfera, esistono molte applicazioni in cui è necessario un controllo remoto o automatico. È qui che entra in gioco l'attuazione della valvola. Gli attuatori pneumatici, elettrici e idraulici possono essere utilizzati sia per le valvole a saracinesca che per quelle a sfera. Gli attuatori pneumatici funzionano in base al principio dell'aria compressa per fornire la forza necessaria ad azionare la valvola, rappresentando una soluzione economica ed efficiente per molte applicazioni. Gli attuatori elettrici utilizzano un motore elettrico per fornire la coppia necessaria al funzionamento della valvola e sono facili da interfacciare con i sistemi di controllo.
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Conclusione
La scelta della valvola giusta è fondamentale per il successo di qualsiasi sistema di movimentazione dei fluidi. La scelta tra questi due tipi di valvole dipende dalla natura dell'applicazione, dal tipo di fluido, dalla pressione, dalla temperatura, dallo spazio disponibile, dal costo e dalla necessità di azionare la valvola. Solo comprendendo le differenze e i punti di forza di ciascuna di esse è possibile fare la scelta giusta delle valvole e ottenere un sistema di movimentazione dei fluidi migliore e più efficiente.
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