La scelta delle valvole è una fase molto importante nella progettazione di qualsiasi sistema di gestione dei fluidi, poiché un tipo di valvola non adeguato può causare numerosi problemi. Tra tutti i tipi di valvole, la valvola a saracinesca e la valvola a sfera sono due delle più comunemente utilizzate nell’ingegneria e nella tecnologia. Sebbene entrambe servano a controllare il flusso dei 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 industriali. Questo articolo si concentrerà sulla descrizione dettagliata delle valvole a saracinesca e delle valvole a sfera, aiutandovi 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 consiste nell’aprire o chiudere completamente il flusso del fluido, consentendo un flusso a passaggio libero 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 rigido, a cuneo flessibile e a cuneo diviso) e le valvole a saracinesca a passaggio diretto, progettate 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 rotativa che ruota di un quarto di giro per aprirsi o chiudersi grazie a un disco sferico dotato di un foro al centro. Le valvole a sfera si contraddistinguono per la loro capacità di chiudersi rapidamente, garantire una tenuta ermetica e avere dimensioni relativamente ridotte, il che le rende adatte all’impiego negli impianti di approvvigionamento idrico. Esistono diversi tipi di valvole a sfera, quali quelle a passaggio totale, a passaggio ridotto, a passaggio a V e montate su perno, e ciascuna di esse presenta coefficienti di flusso e pressioni nominali diversi. L’elemento principale è una sfera cava con un foro rotante.
Valvola a saracinesca vs valvola a sfera: quali sono le differenze?
Lavoro
Progettazione e struttura
Anche la struttura delle valvole a saracinesca e a sfera presenta alcune differenze che possono essere sintetizzate come segue: una valvola a saracinesca è composta da corpo, coperchio, saracinesca, anelli di sede, stelo e attuatore, che può essere un volantino o un sistema automatico. La saracinesca scorre lungo lo stelo con l’aiuto degli anelli di sede per regolare il flusso. Le valvole a sfera, al contrario, sono solitamente costituite da corpo, sfera, sedi, stelo e attuatore. La sfera, con il suo foro caratteristico, è il principale componente di controllo del flusso che ruota per aprire o chiudere le sedi, consentendo o impedendo il passaggio dei fluidi. Le valvole a saracinesca sono generalmente più grandi e pesanti delle valvole a sfera della stessa dimensione e classe di pressione, principalmente a causa dello spazio necessario per il movimento della saracinesca.
Controllo del flusso
Per quanto riguarda il controllo della portata, le valvole a saracinesca vengono utilizzate principalmente per applicazioni di tipo on-off nelle grandi condotte di approvvigionamento idrico. Non sono molto efficaci nel controllo o nella gestione della portata. Alcuni dei problemi che possono derivare dall’apertura parziale di una valvola a saracinesca includono le vibrazioni indotte dal flusso, l’erosione della saracinesca e delle sedi dovuta all’elevata 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 capacità di regolazione della portata, specialmente quando la sfera presenta un’apertura a forma di V. Tuttavia, la regolazione della portata con una valvola a sfera standard può anche causare l’usura delle sedi se effettuata per un periodo prolungato. In termini di controllo della portata, l’uso di valvole di regolazione è più consigliabile rispetto sia alle valvole a saracinesca che a quelle a sfera.
Applicazioni
Le valvole a saracinesca vengono utilizzate in quei processi in cui è necessario un flusso ampio e libero del fluido e in cui la valvola non viene aperta o chiusa frequentemente. Alcuni esempi sono:
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Impianti di trattamento dell'acqua e delle acque reflue
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Oleodotti e gasdotti
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Centrali elettriche
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Attività minerarie
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Movimentazione di materiali sfusi
Le valvole a sfera, grazie alla loro rapidità di funzionamento e alla capacità di intercettare il flusso e garantire la tenuta, trovano impiego in un’ampia gamma di applicazioni, quali:
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Sistemi HVAC
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Distribuzione del gas naturale
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Lavorazione chimica
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Settore alimentare e delle bevande
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Prodotti farmaceutici
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Sistemi automatizzati di controllo dei processi
Dipende principalmente dalle esigenze del sistema, ad esempio se richiede una chiusura rapida, una tenuta ermetica o una bassa perdita di carico.
Prestazioni di tenuta
La tenuta è uno degli aspetti più importanti delle prestazioni delle valvole, e sia le valvole a saracinesca che quelle a sfera presentano diversi gradi di tenuta. Le valvole a sfera, in particolare quelle con sedi morbide (in 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 si basano sulla 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 la attraversa contiene materiali abrasivi, il che può causare perdite.
Durata di vita
La durata sia delle valvole a saracinesca che delle valvole a sfera dipende dal materiale utilizzato nella valvola, dalle condizioni di esercizio (pressione, temperatura, tipo di fluido) e dalla frequenza di utilizzo. In generale, le valvole a sfera hanno un design meno complesso e presentano un numero inferiore di parti in movimento; pertanto, tendono ad avere un ciclo di vita più lungo, in particolare nei servizi con cicli di apertura e chiusura ripetuti. Inoltre, l’azionamento a un quarto di giro riduce l’usura delle parti interne. Le valvole a saracinesca, a causa del movimento longitudinale della saracinesca, possono subire una maggiore usura a livello della saracinesca stessa e delle sedi, specialmente se la valvola viene utilizzata per la regolazione del flusso. Tuttavia, nei casi in cui vengano utilizzate prevalentemente in posizione completamente aperta o completamente chiusa e non siano esposte a condizioni estreme, anche le valvole a saracinesca possono garantire una lunga durata e assicurare la resistenza dell’intero sistema.
Manutenzione e pulizia
La manutenzione delle valvole a saracinesca e delle valvole a sfera differisce a causa del diverso design delle due tipologie. Le valvole a saracinesca richiedono generalmente una manutenzione più impegnativa a causa del numero di parti mobili e dell’usura della saracinesca e delle sedi. La manutenzione dello stelo può richiedere una lubrificazione frequente, mentre la guarnizione può necessitare di ispezioni per verificare l’eventuale presenza di perdite. Anche la pulizia può risultare più complicata nelle valvole a saracinesca a causa della cavità in cui solitamente si depositano i detriti, causando così contaminazione. Le valvole a sfera sono relativamente meno complesse e, di conseguenza, richiedono meno manutenzione. Tuttavia, le sedi delle valvole a sfera possono usurarsi a causa di fluidi abrasivi o di alta pressione. La pulizia di una valvola a sfera è solitamente semplice: a volte basta aprirla e sciacquarla.
Fattori da considerare nella scelta tra valvole a saracinesca e valvole a sfera
Tipo di fluido
La natura del fluido che il sistema deve gestire è un fattore fondamentale nella scelta della valvola. Per fluidi puliti e non viscosi, sia le valvole a saracinesca che quelle a sfera possono rappresentare scelte ottimali. Tuttavia, per fluidi contenenti solidi in sospensione o fanghi, le valvole a saracinesca potrebbero essere più soggette a intasamenti o a danni alle sedi a causa del movimento di scorrimento della saracinesca. In tali applicazioni potrebbero essere preferibili le valvole a sfera, che si autopuliscono durante la rotazione della sfera. 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 possono gestire anche i gas.
Spazio di installazione
Anche le dimensioni dello spazio di installazione possono determinare la scelta tra una valvola a saracinesca e una valvola a sfera. Le valvole a sfera hanno generalmente un design più compatto rispetto alle valvole a saracinesca con lo stesso diametro nominale e la stessa pressione nominale. Ciò rende le valvole a sfera la scelta preferita in molti sistemi, poiché in molti casi richiedono meno spazio per l’installazione. Le valvole a saracinesca necessitano di una corsa lineare maggiore affinché la saracinesca sia completamente sollevata quando la valvola è completamente aperta, e questo può rappresentare 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 dimensioni ridotte 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 dimensioni grandi e le classi di pressione elevate, la differenza di costo potrebbe essere minima e, in alcuni casi, le valvole a saracinesca potrebbero risultare più economiche. Il costo complessivo dovrebbe includere anche i costi a lungo termine, quali quelli di manutenzione delle apparecchiature e quelli di sostituzione delle stesse nel prossimo futuro.
Pressione
Per le pressioni da basse a medie, fino alla Classe ANSI 300, è possibile utilizzare sia valvole a saracinesca che valvole a sfera, ma queste ultime sono preferibili grazie alla migliore tenuta e al funzionamento rapido. Nelle applicazioni ad alta pressione (Classe ANSI 600+), è necessario ricorrere a modelli speciali per entrambe le tipologie. Le valvole a saracinesca sono utilizzate per applicazioni ad altissima pressione, ma esistono anche valvole a sfera per alta pressione con montaggio a perno. È sempre importante assicurarsi che la pressione nominale della valvola sia superiore alla pressione massima del sistema e allo shock idraulico.
Temperature
Un altro fattore che influenza la scelta della valvola è la temperatura del fluido trattato. Le valvole a saracinesca e le valvole a sfera possono essere ordinate con diversi materiali per il corpo, le sedi e le guarnizioni, adatti a diversi intervalli di temperatura. La temperatura svolge un ruolo significativo nelle prestazioni e nella durata della valvola e può quindi essere alta o bassa. Ad esempio, le alte temperature possono causare il deterioramento di alcuni materiali morbidi utilizzati per le sedi delle 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 inossidabile | 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 tramite volantino o leva sia tipico delle valvole a saracinesca e a sfera, esistono numerose applicazioni in cui è necessario un controllo remoto o automatico. È qui che entra in gioco l’attuazione delle valvole. Sia le valvole a saracinesca che quelle a sfera possono essere dotate di attuatori pneumatici, elettrici e idraulici. Gli attuatori pneumatici funzionano secondo il principio dell’aria compressa per fornire la forza necessaria all’azionamento della valvola, rappresentando una soluzione economica ed efficiente per numerose applicazioni. Gli attuatori elettrici utilizzano un motore elettrico per fornire la coppia richiesta per il 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 buon funzionamento di qualsiasi sistema di gestione 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 dall’eventuale necessità di azionamento della valvola. Solo comprendendo le differenze e i punti di forza di ciascuna di esse è possibile effettuare la scelta giusta delle valvole e ottenere un sistema di gestione dei fluidi migliore e più efficiente.
