Valvola a globo criogenica

Che cos'è una valvola a globo criogenica?

La valvola a globo criogenica è un tipo di valvola a globo destinata all'uso in applicazioni molto fredde. Queste valvole sono utilizzate soprattutto dalle aziende che operano nel settore del gas naturale compresso o del gas naturale liquefatto per strozzare, aprire o chiudere il flusso del fluido. I produttori di valvole a globo criogeniche progettano queste valvole in modo da garantire il trasporto e lo stoccaggio dei prodotti criogenici in modo efficiente e sicuro. Alcune delle valvole a globo criogeniche sono progettate per funzionare a temperature molto basse, come -250 ^oC e pressioni elevate come 750 psi. Esistono anche altre versioni di valvole a globo criogeniche che possono funzionare sia per le basse temperature che per le alte temperature fino a 120 ^oC. Questi tipi di valvole a globo criogeniche che funzionano sia a basse che ad alte temperature sono progettate con un'ampia gamma di combinazioni di materiali e connessioni terminali che garantiscono un funzionamento affidabile a tali temperature. I produttori di valvole a globo criogeniche progettano queste valvole con sedi metalliche o morbide. Le sedi metalliche sono realizzate in materiali metallici come il bronzo e l'acciaio. Le sedi morbide sono realizzate in materiali morbidi come la gomma o la plastica. La scelta dei materiali delle sedi dipende principalmente dai livelli di temperatura e dal tipo di fluido da trasportare attraverso la valvola criogenica. Valvola a globo.

Figura: Valvola a globo criogenica.

Componenti di una valvola a globo criogenica 

Volantino/attuatore

È il componente di una valvola a globo criogenica in cui l'operatore applica la forza per aprire o chiudere il flusso del fluido. Il volantino viene utilizzato per le valvole a globo criogeniche manuali. Per le valvole a globo criogeniche automatiche, è presente un attuatore della valvola. L'attuatore ha il compito di determinare quando chiudere o aprire il flusso di fluido e di fornire la forza necessaria per aprire o chiudere la valvola. Gli attuatori che possono essere utilizzati sono idraulici, elettrici o pneumatici.

Corpo valvola 

Il corpo della valvola è il componente di una valvola a globo criogenica utilizzato per ospitare le parti interne della valvola. Il corpo della valvola è costituito da un materiale metallico robusto come l'acciaio al carbonio, l'acciaio inox e la ghisa duttile. I materiali metallici ad alta resistenza assicurano che il corpo della valvola sia abbastanza robusto da consentirle di resistere alle alte pressioni associate al flusso di fluidi. 

Cofano 

È il componente di una valvola a globo criogenica che serve a proteggere lo stelo e la guarnizione dello stelo. Il coperchio è posizionato sopra il corpo della valvola e i due sono collegati mediante viti, saldature o bulloni per garantire l'assenza di perdite di fluido attraverso la connessione. Il coperchio e il corpo sono realizzati con lo stesso materiale metallico per garantire l'omogeneità durante il serraggio della connessione. 

Stelo 

È il componente di una valvola a globo criogenica utilizzato per collegare il volantino o l'attuatore al disco. Lo stelo è anche responsabile della trasmissione della forza necessaria per aprire o chiudere il flusso del fluido. Criogenica Produttore di valvole a globo progettare lo stelo con filettature che aiutano a convertire il movimento rotatorio in movimento lineare, necessario al disco della valvola per aprire o chiudere la valvola.

Disco 

I produttori di valvole a globo criogeniche utilizzano il disco per strozzare, aprire e chiudere il flusso del fluido. Il disco riceve la forza per aprire o chiudere il flusso del fluido dal volantino o dall'attuatore attraverso lo stelo della valvola. 

Posti a sedere 

È la parte di una valvola a globo criogenica in cui il disco si inserisce per chiudere il flusso del fluido. La sede fornisce una superficie di chiusura uniforme, sostituibile e stabile. 

Imballaggio 

Il premistoppa si riferisce a un materiale di tenuta utilizzato per coprire lo stelo della valvola e impedire la perdita di fluido nel coperchio. La baderna è costituita da diversi materiali usurabili, come la grafite e il PTFE. Questi materiali di tenuta si consumano dopo un certo periodo di tempo e devono quindi essere sostituiti per evitare perdite di fluido. 

Figura: Componenti di una valvola a globo criogenica.

Come funziona una valvola a globo criogenica? 

Una valvola a globo criogenica funziona utilizzando il disco della valvola per regolare, aprire o chiudere il flusso del fluido. La capacità del disco di funzionare deriva dal volantino o attuatore della valvola. Il disco è collegato al volantino in modo che, quando quest'ultimo viene ruotato, il movimento rotatorio viene convertito in movimento lineare dalla filettatura dello stelo della valvola, facendo così muovere il disco verso l'alto o verso il basso per aprire o chiudere il flusso del fluido. Per aprire una valvola a globo criogenica, il volantino viene ruotato in senso antiorario. Questo fa ruotare lo stelo nella stessa direzione in cui si muove verso l'alto. In questo modo, il disco collegato allo stelo si sposta verso l'alto, consentendo il passaggio del fluido attraverso la valvola a globo criogenica. Per chiudere la valvola, il volantino viene ruotato in senso orario facendo ruotare lo stelo verso il basso. In questo modo il disco si sposta verso il basso fino a chiudere completamente il flusso del fluido. Le valvole a globo criogeniche vengono tenute chiuse per garantire la sicurezza dei fluidi. 

Figura: Funzionamento di una valvola a globo criogenica.

Tipi di valvole a globo criogeniche 

Valvola a globo criogenica con estremità filettata 

È il tipo di valvola a globo criogenica che viene collegata al sistema di tubazioni mediante filettature. I produttori di valvole a globo criogeniche con estremità filettate progettano queste valvole in modo che se la valvola ha filettature maschio, il sistema di tubazioni ha filettature femmina e viceversa. La connessione filettata è utilizzata nelle valvole a globo criogeniche di piccole dimensioni. Queste valvole sono facili e veloci da assemblare. Tuttavia, i produttori di valvole a globo criogeniche raccomandano queste valvole per l'uso in applicazioni a bassa pressione e a basso costo. 

Figura: Valvola a globo criogenica con estremità filettata.

Valvole a globo criogeniche con estremità flangiata

Si tratta di una valvola a globo criogenica dotata di flange sulle porte di ingresso e di uscita. Sia la valvola che la tubazione sono dotate di flange con fori. I due lati della flangia della valvola a globo criogenica e della tubazione sono collegati mediante bulloni e dadi. Tra le due flange è presente anche una guarnizione che contribuisce a creare una tenuta stagna priva di perdite di fluido. I produttori di valvole a globo criogeniche con estremità flangiata producono queste valvole per l'uso in applicazioni ad alta pressione. Le valvole a globo criogeniche con estremità flangiata sono facili da installare, assemblare e smontare. Tuttavia, queste valvole sono pesanti rispetto alle omologhe con estremità filettate, a causa dei bulloni e dei dadi utilizzati e delle estremità flangiate. 

Figura: Valvola a globo criogenica con estremità flangiata.

Valvola a globo criogenica con estremità saldata 

Si tratta di una valvola a globo criogenica che viene collegata alla tubazione con il metodo della saldatura. Dopo che la valvola e la tubazione sono state saldate insieme, il perimetro della saldatura viene testato con un metodo di prova non distruttivo per garantire che nessun difetto possa causare perdite di fluido durante l'utilizzo della valvola. Questo tipo di valvola garantisce una connessione affidabile e priva di perdite di fluido anche quando la valvola trasporta fluidi ad alta pressione. Tuttavia, le valvole a globo criogeniche con estremità saldate non possono essere smontate in caso di malfunzionamento. 

Figura: Valvola a globo criogenica con estremità saldata.

Valvola a globo criogenica manuale 

Si tratta di una valvola a globo criogenica azionata manualmente. È il tipo di valvola a globo criogenico dotato di un volantino in cui l'operatore applica la forza per aprire, regolare o chiudere il flusso del fluido. Le valvole a globo criogeniche manuali sono più economiche rispetto a quelle automatiche. Tuttavia, queste valvole tendono a costituire un problema di sicurezza per l'operatore, poiché in caso di perdite o malfunzionamenti l'operatore può subire gravi lesioni. Inoltre, le valvole a globo criogeniche manuali non sono adatte all'uso in cui la valvola deve essere aperta e chiusa frequentemente. I produttori di valvole a globo criogeniche raccomandano queste valvole per un uso in cui la valvola non viene azionata troppo spesso, in quanto potrebbero affaticare l'operatore della valvola e quindi svolgere un lavoro scadente.

Valvole a globo criogeniche automatiche

Si tratta di una valvola a globo criogenica che viene azionata tramite un attuatore. I produttori di valvole a globo criogeniche automatiche progettano queste valvole con sensori che aiutano a determinare quando aprire, regolare o chiudere il flusso del fluido. L'attuatore ha anche il compito di fornire la coppia necessaria per azionare la valvola. La quantità di coppia richiesta varia da valvola a valvola e dipende dal livello di pressione del fluido. Con una valvola a globo criogenica automatica, non è necessario un operatore. Inoltre, questo tipo di valvola contribuisce a ridurre i rischi per la salute che potrebbero verificarsi a causa di lesioni all'operatore della valvola in caso di malfunzionamento della stessa o di perdite di fluido. Tuttavia, le valvole a globo criogeniche automatiche sono più costose rispetto alle loro controparti manuali. 

Applicazioni delle valvole a globo criogeniche 

• Industria medica. 
• Trasporto di gas naturale liquefatto nell'industria petrolifera. 
• Trasporto di gas o aria compressa. 
• Separazione dell'aria.
• Industrie chimiche. 
• Industrie di ricerca e sviluppo. 

Vantaggi delle valvole a globo criogeniche 

• Diverse applicazioni industriali. 
• Queste valvole funzionano più rapidamente, a differenza di altre valvole criogeniche, come quelle a saracinesca. 
• Può essere automatico o manuale. 
• Assenza di perdite di fluido. 
• Sono durevoli e possono essere utilizzati per lunghi periodi, offrendo un buon rapporto qualità-prezzo.
• Queste valvole possono essere riparate se si danneggiano o se un determinato componente si usura. 
• Adatto per la regolazione del flusso di fluidi. 

Svantaggi delle valvole a globo criogeniche 

• Molto sensibili, tanto che in caso di perdita possono causare gravi pericoli e danni eccessivi. 
• Pesante rispetto ad altre valvole come valvola a sfera. 
• Non sono abbastanza efficienti in quanto hanno una perdita di pressione elevata. 
• Più complicato e costoso rispetto ad altre valvole come valvola a saracinesca. 

Risoluzione dei problemi della valvola a globo criogenica 

Perdita di fluido attraverso le connessioni corpo-tubo

• Guarnizione del raccordo usurata. Sostituire la guarnizione. 
• Bulloni o viti di collegamento allentati. Serrare la connessione secondo le istruzioni del produttore della valvola a globo criogenica. 

Perdita attraverso la guarnizione dello stelo 

• La guarnizione dello stelo è usurata o danneggiata. Sostituire la guarnizione dello stelo. 
• Dado del premistoppa allentato. Serrare il dado del premistoppa secondo le istruzioni del produttore della valvola a globo criogenica. 

Perdita attraverso il corpo della valvola 

• Danni da impatto. Per ulteriori dettagli, contattare il produttore della valvola a globo criogenica. 

La valvola è difficile da aprire o chiudere

• Nella valvola sono rimasti incastrati materiali estranei. Smontare la valvola secondo le istruzioni fornite dal produttore della valvola a globo criogenica e rimuovere eventuali materiali estranei presenti nella valvola. 
• Le filettature dello stelo sono danneggiate. Sostituire lo stelo. 
• Lo stelo è piegato. Correggere o sostituire lo stelo. 

Sintesi 

La valvola a globo criogenica è un tipo di valvola utilizzata per applicazioni a temperature molto basse. Tali basse temperature possono arrivare fino a -250 ^oC. I produttori di valvole a globo criogeniche progettano queste valvole per l'uso nella strozzatura, nell'apertura e nella chiusura del flusso di fluidi. Utilizzano materiali metallici resistenti come l'acciaio al carbonio, l'acciaio inox, la ghisa duttile e il bronzo. Questi materiali sono utilizzati per realizzare il corpo della valvola, il coperchio, lo stelo e il disco. Questo aiuta la valvola a rimanere forte, in modo da poter sopportare l'alta pressione associata al fluido.

Esistono vari tipi di valvole a globo criogeniche che includono valvole a globo criogeniche con estremità filettate, valvole a globo criogeniche con estremità flangiate, valvole a globo criogeniche con estremità saldate, valvole a globo criogeniche automatiche e valvole a globo criogeniche manuali. Le valvole a globo criogeniche sono utilizzate in varie applicazioni, come l'industria medica, la ricerca e lo sviluppo, il gas naturale liquefatto, il gas compresso, i prodotti chimici e la separazione dell'aria. I vantaggi dell'uso delle valvole a globo criogeniche sono l'assenza di perdite, le buone capacità di strozzamento, la rapidità di funzionamento, il funzionamento automatico o manuale, la durata e la versatilità. Tuttavia, le valvole a globo criogeniche sono utilizzate per controllare il flusso di fluidi sensibili che, in caso di perdite, possono causare gravi pericoli e danni eccessivi. Inoltre, queste valvole impiegano un design complicato che le rende non solo pesanti, ma anche caratterizzate da elevate cadute di pressione.