Valvola a sfera in ceramica 

Che cos'è una valvola a sfera in ceramica?

Una valvola a sfera in ceramica è un tipo di valvola a sfera che ha componenti interni in materiale ceramico. Tali componenti in ceramica includono la sfera, la sede e il rivestimento. Una valvola a sfera in ceramica ha il corpo in materiale metallico, come l'acciaio inossidabile o l'acciaio al carbonio. Il corpo metallico serve a proteggere il rivestimento ceramico da danni causati da improvvisi shock meccanici o termici. Una valvola a sfera in ceramica utilizza una sfera con un foro al centro in cui il fluido passa quando la maniglia viene ruotata. Le valvole a sfera in ceramica possono anche essere automatiche, utilizzando attuatori come quelli pneumatici, elettrici o idraulici. I vantaggi dell'utilizzo di una valvola a sfera in ceramica rispetto ad altri materiali come l'acciaio includono una massa inferiore e un'elevata resistenza all'usura. Le valvole a sfera in ceramica hanno un'eccellente resistenza alla corrosione e all'abrasione. Queste proprietà delle valvole a sfera in ceramica sono utilizzate in applicazioni severe soggette ad abrasione e corrosione. Le valvole a sfera in ceramica sono utilizzate in diversi settori industriali, come quello petrolifero, dell'ingegneria chimica e degli impianti di produzione. 

Figura: Valvola a sfera in ceramica.

Componenti di una valvola a sfera in ceramica 

Maniglia/attuatore 

L'impugnatura è un componente di una valvola a sfera in ceramica ad azionamento manuale in cui l'operatore applica la coppia per aprire o chiudere la valvola. L'attuatore viene utilizzato nelle valvole a sfera in ceramica azionate e fornisce la coppia necessaria per aprire o chiudere la valvola, oltre a fornire l'intelligenza per l'automazione. 

Corpo valvola 

È il componente della valvola a sfera in ceramica utilizzato per ospitare tutte le parti interne della valvola. Il corpo della valvola è realizzato in materiali metallici robusti, come l'acciaio al carbonio e l'acciaio inox, per garantire un'elevata resistenza meccanica alla valvola e consentirle di resistere a pressioni elevate e danni da impatto. Il corpo della valvola contiene la porta di ingresso e di uscita della valvola a sfera in ceramica. 

Stelo 

È il componente di una valvola a sfera in ceramica che serve a trasmettere la coppia dall'impugnatura/attuatore alla sfera. Lo stelo collega l'attuatore/maniglia alla sfera. 

Palla 

La sfera è il componente di una valvola a sfera in ceramica che ha il compito di aprire e chiudere il flusso del fluido. La sfera è collegata alla maniglia o all'attuatore tramite lo stelo. La sfera ha un foro al centro, dove il fluido scorre attraverso la valvola quando è aperta. 

Posti a sedere

Questi componenti sono collocati tra la sfera e il corpo della valvola per sostenere la sfera e impedire la fuoriuscita del fluido. 

Trim 

Il trim si riferisce ai componenti interni della valvola a sfera in ceramica che entrano in contatto con il fluido, come i premistoppa, gli O-ring e le sedi. 

Imballaggio del premistoppa 

È il componente della valvola a sfera in ceramica utilizzato per fornire una tenuta tra lo stelo e il corpo della valvola per migliorare la tenuta del fluido intorno al gruppo maniglia e stelo. 

Figura: Componenti di una valvola a sfera in ceramica.

Come funziona una valvola a sfera in ceramica?

 La valvola a sfera in ceramica è utilizzata per applicazioni di apertura e chiusura del flusso di fluidi. La capacità di una valvola a sfera in ceramica di aprire e chiudere il flusso del fluido è potenziata dall'uso di una sfera con un foro al centro. La sfera è collegata alla maniglia della valvola o all'attuatore attraverso lo stelo della valvola. La sfera è responsabile della chiusura e dell'apertura del flusso di fluido attraverso la valvola. Il fluido scorre nella valvola a sfera in ceramica attraverso il foro della sfera. Per avviare una valvola a sfera in ceramica, la maniglia (per le valvole a sfera in ceramica manuali) viene ruotata di 90°.^o in senso antiorario. In questo modo lo stelo della valvola e la sfera ruotano allo stesso angolo di 90 gradi.^o angolo di 90 gradi. Quando la palla viene ruotata di 90^o L'angolo di apertura fa sì che il foro della sfera sia in linea con la tubazione. In questo modo il fluido scorre attraverso la valvola a sfera in ceramica e la valvola è detta aperta. Per chiudere la valvola a sfera in ceramica, la maniglia viene ruotata in senso orario, facendo ruotare il foro della sfera e rendendolo perpendicolare alla tubazione; in questo modo la sfera blocca il flusso del fluido. Lo stesso principio di funzionamento è utilizzato nelle valvole a sfera in ceramica azionate da un attuatore. L'unica differenza è che la valvola a sfera azionata riceve la sua coppia da un attuatore, a differenza della valvola a sfera ceramica manuale che riceve la sua coppia dall'operatore della valvola. 

Figura: Funzionamento di una valvola a sfera in ceramica; valvola aperta (lato sinistro) e valvola chiusa (lato destro).

Tipi di valvole a sfera in ceramica 

Valvola a sfera in ceramica a due pezzi 

Si tratta di una valvola a sfera in ceramica composta da due pezzi del corpo montati insieme. Un pezzo contiene una connessione finale e la sfera, mentre l'altro pezzo contiene le parti interne e l'altra connessione finale. La valvola a sfera in ceramica a due pezzi è molto comune tra le valvole a sfera in ceramica. Una valvola a sfera in ceramica a due pezzi può essere smontata per l'ispezione, la pulizia e la riparazione. Tuttavia, una valvola a sfera in ceramica a due pezzi deve essere rimossa dalla tubazione prima di essere smontata per la pulizia o la riparazione. 

Valvola a sfera in ceramica a tre pezzi 

Si tratta di una valvola a sfera in ceramica composta da tre pezzi, ovvero due parti finali e il corpo della valvola. I tre pezzi di questa valvola a sfera in ceramica sono collegati da bulloni e dadi. Una valvola a sfera in ceramica a tre pezzi consente di rimuovere le parti centrali della valvola, ossia sfera, sedi e stelo, mentre la valvola è collegata alla tubazione. In questo modo è possibile pulire i corpi solidi intasati, sostituire le guarnizioni del premistoppa e le sedi e lucidare i graffi sulla sfera senza dover rimuovere la valvola a sfera in ceramica dalla tubazione. Le valvole a sfera in ceramica a tre pezzi sono molto costose rispetto a quelle a due pezzi. 

Valvola a sfera in ceramica a tre vie 

Si tratta di una valvola a sfera in ceramica con tre porte. Le sfere in ceramica a tre vie possono avere una configurazione a T o a L. Le valvole a sfera in ceramica a tre vie sono utilizzate nelle industrie per miscelare o deviare i flussi di fluido. La configurazione a L è utilizzata per deviare il fluido. In una valvola a sfera in ceramica a forma di L il fluido da una porta viene deviato in una delle porte con un angolo di circa 90^o dirigerlo verso un'altra tubazione. La valvola a sfera in ceramica a forma di T può essere utilizzata per miscelare o deviare flussi di fluido. Quando viene utilizzata per miscelare flussi di fluido, la valvola a sfera a forma di T valvola a sfera a tre vie utilizza due flussi di fluido che vengono miscelati per formare un unico flusso di fluido attraverso la porta di uscita. Quando si utilizza una valvola a sfera ceramica a forma di T per deviare i flussi di fluido da una porta a due o una delle tre porte, a seconda delle necessità. 

Figura: Valvola a sfera ceramica a tre vie.

Valvola a sfera in ceramica con attacco a V 

Si tratta di una valvola a sfera in ceramica con foro della sfera a forma di V o sedi della valvola. Le valvole a sfera in ceramica con attacco a V consentono di controllare con precisione la portata del fluido ruotando la sfera. Le valvole a sfera in ceramica con porta a V possono essere ottimizzate per migliorare un flusso dalle caratteristiche lineari. Il valvola a sfera v-port può controllare meglio il flusso del fluido rispetto ad altre valvole a sfera. Questo perché quando la valvola a sfera in ceramica viene aperta, l'estremità piccola della porta a "V" si apre per prima, consentendo un controllo stabile del flusso del fluido. Una valvola a sfera in ceramica con attacco a V deve essere progettata in modo robusto a causa dell'elevata velocità del fluido che, se non sufficientemente robusta, può danneggiare una valvola a sfera in ceramica standard. Le valvole a sfera in ceramica con attacco a V ben progettate possono essere utilizzate per controllare il flusso del fluido. 

Figura: Valvola a sfera ceramica con attacco a V.

Caratteristiche di una valvola a sfera in ceramica 

Alta resistenza 

I componenti interni delle valvole a sfera in ceramica sono progettati e realizzati con materiali ceramici strutturali ad alte prestazioni. Il corpo e le parti esterne della valvola a sfera in ceramica sono realizzati con materiali metallici ad alta resistenza che ne aumentano la forza meccanica. 

Durevole 

Le valvole a sfera in ceramica hanno una buona resistenza all'abrasione, alla corrosione e un'elevata resistenza del corpo metallico. A parità di condizioni di lavoro, la durata di una valvola a sfera in ceramica è da 2 a 4 volte superiore a quella di altre valvole resistenti alla corrosione e all'abrasione. 

Resistenza alla corrosione 

Le valvole a sfera in ceramica hanno caratteristiche chimiche stabili per la maggior parte dei fluidi a base acida, il che le rende eccellenti per la resistenza alla corrosione. 

Elevato valore di durezza 

Le valvole a sfera in ceramica, come suggerisce il nome, sono realizzate con materiali ceramici noti per la loro elevata durezza. Tali materiali ceramici includono la zirconia, che ha un valore di durezza elevato di circa HRA88, secondo dopo il materiale più resistente, il diamante. 

Necessità di una coppia ridotta 

Le valvole a sfera in ceramica hanno una superficie liscia della sede e della sfera e una funzione autolubrificante in fase di apertura e chiusura. Questo fa sì che la resistenza all'apertura e alla chiusura sia ridotta e che quindi sia necessaria una coppia ridotta per l'apertura e la chiusura. 

Senza perdite di fluido 

Le valvole a sfera in ceramica utilizzano una tenuta a contatto superficiale tra la sfera e la sede. Il contatto di tenuta è rafforzato dall'elevata precisione della rotondità della sfera, che garantisce l'assenza di perdite secondo gli standard internazionali. 

Applicazioni delle valvole a sfera in ceramica 

• Industrie chimiche per il trasferimento di fluidi come acidi e fanghi di polimeri. 
• Sono utilizzati nella produzione di prodotti fertilizzanti come l'acido fosforico, il nitrato di ammina e il fosfato, tra gli altri.
• Industrie della cellulosa e della carta per controllare il flusso di fluidi quali agenti sbiancanti e riempitivi per la carta. 
• Sistemi di drenaggio e di approvvigionamento idrico. 
• Industrie alimentari e delle bevande. 
• Applicazioni farmaceutiche. 

Vantaggi delle valvole a sfera in ceramica 

• Facile da usare. 
• Hanno bisogno di una piccola coppia per aprirsi e chiudersi. 
• Sono valvole versatili. 
• Sono molto resistenti. 
• Resistente all'abrasione. 
• Resistente alla corrosione. 
• Le valvole a sfera in ceramica possono essere ispezionate, pulite e riparate. 
• Queste valvole sono prive di perdite. 
• Hanno un'elevata resistenza per applicazioni ad alta pressione e ad alta temperatura. 

Svantaggi delle valvole a sfera in ceramica 

• La chiusura molto rapida può causare problemi di sovrapressione e martellamento. 
• I componenti dell'assetto hanno una bassa resistenza che li rende suscettibili di danni. 
• Non adatto ad applicazioni di strozzatura.

Risoluzione dei problemi delle valvole a sfera in ceramica 

La valvola a sfera in ceramica perde liquido quando è chiusa 

• Sfera danneggiata. Sostituire la sfera. 
• Sedili danneggiati. Sostituire i sedili. 
• La sfera non è completamente chiusa. Controllare le impostazioni di apertura o chiusura della sfera.

Movimento irregolare della palla 

• Sedimenti tra la sede e la sfera o tra la sfera e il corpo della valvola. Pulire l'interno della valvola a sfera in ceramica e le superfici di tenuta e, se necessario, sostituire le sedi. 

Coppia molto elevata per aprire o chiudere la valvola a sfera in ceramica

• Materiali estranei nella valvola. Rimuovere i materiali. 
• Alta pressione o temperatura. Assicurarsi che la valvola funzioni per la pressione e la temperatura raccomandate. 
• I sedili sono danneggiati. Sostituire i sedili. 

Valvola a sfera in ceramica con funzionamento rumoroso o colpo d'ariete 

• Fluido che scorre a velocità molto elevata o dimensionamento errato della valvola. Assicurarsi che la valvola e la portata del fluido siano quelle raccomandate dal produttore. produttore di valvole a sfera. 

Perdita di vapore 

• Vite del premistoppa allentata. Serrare la vite del premistoppa. 
• Guarnizione dello stelo danneggiata. Sostituire la guarnizione dello stelo. 

Sintesi 

Una valvola a sfera in ceramica è un tipo di valvola a sfera con componenti interni, ovvero sedi, sfera e rivestimento, realizzati in materiali ceramici. La parte esterna è realizzata in materiali metallici resistenti, come l'acciaio inossidabile e l'acciaio al carbonio. I materiali metallici hanno lo scopo di fornire un'elevata resistenza alle alte pressioni e alle alte temperature, oltre che agli urti. Le valvole a sfera in ceramica funzionano utilizzando una sfera con un foro nella sezione centrale. Il fluido che attraversa una valvola a sfera in ceramica scorre attraverso il foro della sfera. Le valvole a sfera in ceramica possono essere azionate manualmente o tramite un attuatore. Le valvole a sfera in ceramica sono di vari tipi: valvole a sfera in ceramica con apertura a V, valvole a sfera in ceramica a due pezzi, valvole a sfera in ceramica a tre pezzi e valvole a sfera in ceramica a tre vie. Le applicazioni delle valvole a sfera in ceramica comprendono, tra le altre, le industrie chimiche, la produzione di fertilizzanti, il drenaggio e l'approvvigionamento idrico, gli alimenti e le bevande, i prodotti farmaceutici. I vantaggi delle valvole a sfera in ceramica sono la durata, la versatilità e la rapidità di funzionamento, la bassa coppia operativa, la resistenza all'abrasione e alla corrosione, l'assenza di perdite e la possibilità di essere riparate.