Università degli Studi di Salerno
Corso di laurea in INGEGNERIA CHIMICA
DINAMICA E CONTROLLO DEI PROCESSI CHIMICI
Docente
Prof. Michele Miccio
VALVOLE di PROCESSO:
Breve Presentazione
Basata sul lavoro dello studente:
Tepedino Davide
e-mail: [email protected]
Matr. 285/000011
Valvole (cenni)
Le valvole sono strumenti che permettono,
regolano o interdicono il passaggio di un fluido, da una
parte all’altra di una sezione di impianto, sia esso civile o
industriale.
Esistono vari tipi di valvole, classificati a seconda
della funzione, della forma e delle dimensioni, della
posizione/accoppiamento.
Le valvole qui analizzate hanno funzione di:
• intercettazione (funzionamento ON-OFF)
• regolazione (del tipo a farfalla oppure di fondo a
globo).
Le
prime,
come
suggerisce
la
dicitura
anglosassone, hanno il compito di far passare o no un fluido
in una sezione di tubazione o di impianto cui sono collegate.
Le seconde, permettono invece la regolazione di un
flusso. Alcuni tipo di valvola a farfalla prevedono anche un
eventuale funzionamento del tipo ON-OFF.
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Valvola di intercettazione a
maschio cilindrico
La valvola rappresentata in
fig. 4 è una valvola a
maschio cilindrico.
Generalmente per questo
tipo di valvole viene
utilizzato
un
maschio
sferico (sfera cava), in
questo caso sostituito da
quello cilindrico, in Teflon.
fig. 4
Il maschio presenta un foro, il cui asse sarà allineato con
l’asse della tubazione, nel caso di totale apertura della
valvola. Anche la leva di comando si troverà allineata con
l’asse della tubazione. L’asse del foro e leva di comando
risulteranno invece ortogonali all’asse della tubazione e
all’asse del fluido nel caso di totale chiusura.
Nella fig. 5 si può notare il
maschio della valvola in una
posizione, volutamente, intermedia.
Ricordiamo che questo tipo di
valvole non è adatto allo scopo di
regolazione, appartenendo, come
già detto in precedenza, alla
categoria ON-OFF.
fig. 5
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Il flusso infatti, in presenza di posizioni intermedie del
maschio, fluirebbe in modo disordinato, turbolento,
vorticoso, non regolare e senza quella dolcezza auspicata
quando occorre ridurre una sezione di passaggio e quindi
diminuire una portata.
Questo tipo di valvole devono essere montate
correttamente, in modo da far si che la punta della leva sia
parallela e concorde con la direzione ed il verso
d’avanzamento del fluido, in situazione di tutta apertura.
Sempre dalla fig. 5 si può notare che gli elementi di
giunzione sono del tipo flangiato, normalizzato, che
prevede un numero di fori pari a 4 o suoi multipli.
La valvola risulta inoltre dotata di un rivestimento o fodera
(liner), costituito da uno strato di materiale plastico,
(polimeri fluorurati, solitamente Teflon), che protegge la
parte metallica interna della valvola e ne evita quindi il
contatto con il fluido che l’attraversa. In questo modo la
valvola può essere attraversata da prodotti alimentari o
corrosivi.
Il disco sulla flangia, prolungamento del liner, serve ad
assicurare la battuta sulla tubazione.
Anche sulla valvola possiamo notare una targa con i dati
identificativi della stessa, che sono:
•Nome costruttore;
•Nome valvola;
•Materiale corpo;
•Materiale liner e plug(rivestimento ed otturatore);
•Numero di serie;
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Rubinetto
Un altro tipo di valvola di
intercettazione
a
maschio
sferico è rappresentato dal
rubinetto (fig. 6).
Il nome rubinetto indica che
le dimensioni nominali della
fig. 6
valvola non superano 1”, infatti
quella analizzata è da ½”.
Sono quindi valvole di piccole dimensioni normalmente usate in
laboratori o impianti che erogano piccole portate di fluidi e
svolgono funzioni del tipo ON-OFF.
Ai due estremi del rubinetto sono presenti raccordi di tipo
filettato, per consentire la giunzione con il resto dell’impianto.
Sul corpo del rubinetto si possono notare delle guide di tipo
esagonale: servono, al montaggio dello stesso. Permettono l’uso di
una chiave, fissa o regolabile, al fine di “stringere” il rubinetto alla
tubazione ed assicurarne così la tenuta.
Di solito la filettatura, prima del montaggio, viene rivestita da un
sottile strato di Teflon, che ne aumenta la tenuta.
Come nel caso precedente, la leva in posizione ortogonale
all’asse della tubazione significherà valvola chiusa, la leva allineata
all’asse indicherà la totale apertura della valvola.
La funzione della leva è anche quella di indicare il verso del
flusso, funzione, questa, che spetta alla punta della stessa.
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Valvola a farfalla
La valvola nella fig. 7 è del
tipo a farfalla, utilizzata per
scopi di regolazione e non di
intercettazione in quanto non
consente una chiusura completa.
Anche
in
questo
caso,
l’otturatore, rappresentato dal
disco centrale, la farfalla, ruota
intorno ad un asse ortogonale
all’asse principale del movimento
fig. 7
del flusso e della tubazione.
Come detto in precedenza, questo tipo di valvola non svolge
funzioni di intercettazione ma solo di regolazione.
Pur forzando la chiusura, rimarrà sempre una sottile luce di
passaggio tra la valvola e la sede dell’otturatore.
Tutta aperta la valvola offre la minima resistenza e la massima
sezione di passaggio al fluido.
Muovendo la leva di comando, dotata di una cremagliera e di
un fermo a molla per bloccare l’apertura in varie posizioni
angolari, andiamo sempre più a variare la sezione di passaggio,
ostacolare o agevolare il flusso ed ottenere quindi una
regolazione di portata.
Questo tipo valvola è ambidestra, ossia il flusso può essere
alimentato da entrambi i lati, perché l’otturatore a farfalla è
perfettamente simmetrico.
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Leva di comando
con cremagliera e
molla
per
il
bloccaggio
in
diverse posizioni
angolari.
Fori per il passaggio dei
perni di fissaggio.
fig. 8
Come si può notare dalla fig. 8 la
valvola risulta sprovvista sia di
giunti filettati che di flange, per cui
deve essere montata con due flange
esterne, una destra ed una sinistra,
serrate tra di loro sulle facce della
valvola tramite perni passanti.
Ciò implica una maggiore
leggerezza costruttiva della valvola
e scarica tutte le responsabilità della
tenuta ai giunti esterni su cui la
valvola è montata.
Immagine tratta dal
sito della InterApp:
www.interapp.net
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Valvola a farfalla con azionamento
manuale del tipo a volantino
Il tipo di valvola a farfalla in
fig. 9 è da 8” ed è dotata di
azionamento del tipo manuale a
volantino. Può supportare anche
azionamenti motorizzati.
Prevede l’ingresso del fluido
dalla parte profilata (scura), che
offre maggiore idrodinamicità e
quindi minore resistenza, pur
essendo la superficie di contatto
sufficientemente ruvida.
fig. 9
La fig. 10 mostra un tipo di
lavorazione
a
dischi
concentrici simile a quella
presente sull’altra faccia
dell’otturatore a farfalla e
bordi lisci e lavorati in modo
da consentire la perfetta e
completa
chiusura
della
farfalla. Ad
impedire il
trafilamento c’e un o-ring
(anello di tenuta) in Teflon. I
fig. 10
dati di
targa di
questa
valvola sono curati dall’API (American Petroleum Institute).
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Valvola a farfalla con azionamento
a motore
Con la valvola rappresentata nella fig. 11
(diametro nominale di 4”), concludiamo la
carrellata sulle valvole a farfalla.
Come si può notare la valvola in questione
presenta caratteristiche simili alle due
descritte in precedenza.
Prima di tutto, come risulta evidente
l’azionamento è demandato ad un motore,
non più ad un operatore; ciò implica una
maggiore possibilità di impiego in un sistema
di controllo automatico.
Immagine tratta dal
sito della InteraApp:
www.interapp.net
fig. 11
Non presenta flange, ma solo fori per perni
passanti. In questo caso la valvola necessita
di flange esterne e si dice che prevede un
montaggio wafer, come un “sandwich” tra
sezioni di piping adiacenti.
L’otturatore non è del tipo simmetrico, ma,
come nel caso precedente, presenta una
faccia con lavorazione del tipo a dischi
concentrici
e
l’altra
con
profilo
idrodinamico.
Permette la totale chiusura, grazie alla
lavorazione piana dei bordi della farfalla. La
tenuta è assicurata da un o-ring.
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Valvola di fondo con asservimento
di tipo pneumatico
La fig. 12 mostra una valvola
classificata in base alla posizione che
occupa durante il suo funzionamento.
E’ una valvola a globo, destinata al
fondo di serbatoi, di reattori, ecc.
Come si può notare è servoassistita,
con
attuatore
pneumatico,
a
membrana di materiale polimerico.
Al centro della calotta in plastica
(fig. 13) si può intravedere il bordo
della membrana flessibile ed il
bocchello per l’immissione dell’aria
fig. 12
compressa.
E’ possibile insufflare l’aria anche
sotto la membrana, spostando il
bocchello nell’altro foro (fig. 13) di cui
è dotata la valvola.
fig.13
fig. 14
Lo scarico del fluido avverrà
attraverso il bocchello centrale (fig.14),
curvato di 90°, rispetto al piano di
ingresso del fluido, senza possibilità di
perdite, grazie a particolari tenute
interne, che forzano il flusso in
un’unica direzione.
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All’interno della valvola, vincolata
alla membrana, vi è una molla di
richiamo, che al diminuire della
pressione dell’aria insufflata riporta
la membrana stessa e lo stelo
dell’otturatore a cui essa è collegata
in posizione iniziale.
Il funzionamento qualitativo della
valvola è illustrato dall’animazione
di fianco:
l’aria
insufflata
sotto
la
membrana, comprimendo la molla
di richiamo, spinge l’otturatore, che
apre una luce di passaggio per il
fluido, dal serbatoio verso l’interno
della valvola e quindi verso il resto
dell’impianto.
Al diminuire della pressione dell’aria, la molla di richiamo
provoca il ritorno dell’otturatore e della membrana elastica nella
posizione di quiete, chiudendo cosi la luce di passaggio per il
fluido.
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Note
La figura 10 mostra un otturatore a farfalla simile, per
caratteristiche costruttive, lavorazione ed impiego, a quella della
figura 9. Rappresenta perciò la faccia non visibile dell’otturatore di
figura 9, non disponendo di un immagine specifica e
particolareggiata della stessa.
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