Selezione delle valvole industriali: Guida definitiva

Le valvole possono essere utilizzate per controllare il flusso di tutti i tipi di fluidi, come aria, fango, olio, acqua, vapore, metalli liquidi, mezzi corrosivi e radioattivi. Pertanto, è molto importante scegliere le valvole più adatte per il sistema di tubazioni. Per scegliere la valvola più adatta al sistema di tubazioni è importante conoscere le caratteristiche della valvola e scoprire le fasi e i criteri di selezione.

Classificazione delle valvole:

Le valvole industriali possono essere classificate in base a diversi parametri.

Categorizzazione generale

a. Valvole automatiche: Valvole che agiscono autonomamente in base al tipo di mezzo (liquido, gas, ecc.).
Esempi: Valvole di ritegno, valvole di sicurezza, valvole di regolazione, valvole a trappola, valvole riduttrici di pressione, ecc.
b. Valvole azionate: Valvole che possono essere azionate manualmente, elettricamente, idraulicamente o pneumaticamente.

Esempi: Valvole a saracinesca, valvole a globo, valvole a farfalla, valvole a sfera, valvole a otturatore, ecc.

Classificazione delle valvole in base alla loro struttura:

a. Valvole a globo: La parte del blocco si muove lungo il centro della sede.
b. Valvole a saracinesca: La parte di blocco si muove lungo il centro della sede verticale.
c. Valvole a otturatore e a sfera: Il blocco è costituito da uno stantuffo o da una sfera che ruota intorno al suo centro.
d. Valvole a battente: La parte del blocco ruota attorno all'asse esterno alla sede.
e. Valvole a farfalla: Un disco del blocco ruota attorno a un asse della sede.

f. Valvole a scorrimento: Il blocco scorre nella direzione verticale del canale.

Classificazione delle valvole in base alle applicazioni:

a. Valvole di accensione e spegnimento: Vengono utilizzate per far passare o spegnere i mezzi nelle condutture.
Esempi: Valvole a globo, valvole a saracinesca, valvole a sfera, valvole a farfalla, ecc.
b. Valvole di arresto del riciclo: Utilizzate per impedire il riflusso dei mezzi
Esempio: Valvole di ritegno
c. Valvole di regolazione: Utilizzate per regolare la pressione e la portata dei mezzi.
Esempi: Valvole di regolazione e valvole riduttrici di pressione.
d. Valvole di distribuzione: Vengono utilizzate per cambiare la direzione del fluido che scorre e la sua distribuzione.
Esempi: Valvole a T di rivestimento, valvole di distribuzione e valvole a scorrimento.
e. Valvole di sicurezza: Utilizzate per scaricare il fluido in eccesso per garantire la sicurezza del sistema di tubazioni e delle apparecchiature quando la pressione del fluido supera i valori specificati.
Esempi: Valvole di sicurezza e valvole di protezione.

f. Valvole per altri scopi speciali: Valvole di intercettazione, valvole di sfiato e valvole di scarico.

Classificazione delle valvole in base alle modalità di guida:

a. Valvole ad azionamento manuale: Azionate con l'ausilio di volantino, maniglia, leva o catene, ecc.
b. Valvole ad azionamento elettrico: Azionate con l'ausilio di un motore o di un altro dispositivo elettrico.
c. Valvole ad azionamento idraulico: Azionate da acqua o olio.

d. Valvole ad azionamento pneumatico: Azionate da aria compressa.

Classificazione delle valvole in base alla pressione nominale:

a. Valvole per vuoto: Pressione assoluta < 0,1Mpa, cioè valvole con pressione di 760mm Hg (per indicare la pressione si usano i millimetri di mercurio o i millimetri d'acqua).
b. Valvole a bassa pressione: Valvole con pressione normale PN ≤ 1,6 Mpa (le valvole in acciaio con pressione ≤ 1,6 Mpa sono incluse nel campo di applicazione).
c. Valvole a media pressione: Valvole con pressione normale compresa tra PN 2,5~6,4 Mpa.
d. Valvole ad alta pressione: Valvole con pressione normale compresa tra PN 10,0~80,0 Mpa.

e. Valvole ad altissima pressione: Valvole con pressione normale PN ≥ 100,0 Mpa

Classificazione delle valvole in base alla temperatura del fluido di lavoro:

a. Valvole generali: Valvole utilizzate quando la temperatura del fluido di lavoro è compresa tra 40℃～425℃.
b. Valvole per alte temperature: Valvole utilizzate quando la temperatura del fluido di lavoro è compresa tra 425℃～600℃.
c. Valvole resistenti al calore: Valvole utilizzate quando la temperatura del fluido di lavoro è superiore a 600℃.
d. Valvole sotto zero: Valvole utilizzate quando la temperatura del fluido di lavoro è compresa tra -150℃～-40℃.

e. Valvole criogeniche: Valvole utilizzate quando la temperatura del fluido di lavoro è inferiore a -150℃.

Classificazione delle valvole in base ai diametri nominali interni:

a. Valvole di piccolo diametro: Valvole con diametro nominale interno DN<40 mm.
b. Valvole di medio diametro: Valvole con diametro nominale interno compreso tra DN50～300 mm.
c. Valvole di grande diametro: Valvole con diametro nominale interno compreso tra DN350～1200 mm.

d. Valvole sovradimensionate: Valvole con diametro nominale interno compreso tra DN350～1200 mm.

Classificazione delle valvole in base al loro collegamento con le tubazioni:

a. Valvole collegate a flange: Valvole collegate alle tubazioni tra le flange.
b. Valvole collegate con filettature: Valvole con filettature interne o esterne collegate ai tubi mediante filettature.
c. Valvole saldate: Valvole con giunzione saldata e saldate con i tubi.
d. Valvole collegate con morsetti: Valvole con porta di serraggio sui corpi valvola e collegate alle tubazioni mediante morsetti.

e. Valvole con attacco a ghiera: Valvole collegate ai tubi attraverso un raccordo a ghiera.

Caratteristiche della valvola

Le valvole presentano generalmente le due seguenti caratteristiche:

Caratteristiche dell'applicazione:

Determina le principali prestazioni di servizio e il campo di applicazione delle valvole. I seguenti elementi appartengono a questo ambito:
- Scopo delle valvole (valvole di blocco, valvole di regolazione, valvole di sicurezza, ecc.)
- Tipi di valvole (valvole a saracinesca, valvole a globo, valvole a farfalla, valvole a sfera, ecc.)
- I materiali delle parti principali (corpi valvola, coperchi valvola, steli, dischi, superficie di tenuta).
- Modalità di trasmissione delle valvole.

Caratteristiche strutturali:

Determina l'installazione, la riparazione, la manutenzione e altri metodi delle valvole. Il campo di applicazione comprende i seguenti elementi:
- La lunghezza e l'altezza complessiva della valvola.
- Le forme di collegamento con i tubi (flange, morsetti, filettature interne ed esterne, saldature, ecc.)
- Forme di tenuta (anelli di inserimento, anelli di filettatura, saldatura a cordone, saldatura a spruzzo, corpi di valvole).

- Struttura dello stelo della valvola (steli rotanti, steli sollevabili, ecc.)

Fasi e criteri di selezione delle valvole

Fasi della selezione:

1) Confermare sia le applicazioni della valvola nelle apparecchiature o nei dispositivi, sia le condizioni di lavoro della valvola, come i mezzi applicabili, la pressione di lavoro e le temperature di lavoro, ecc.

2) Assicurarsi che sia i diametri nominali sia i metodi di connessione delle tubazioni alle valvole, come flange, filettature o saldature, ecc.

3) Determinare le modalità di azionamento delle valvole, ossia se le valvole possono essere azionate manualmente, elettricamente, elettromagneticamente, pneumaticamente o idraulicamente, con un collegamento elettrico o elettroidraulico, ecc.

4) Determinare entrambi gli alloggiamenti in base al fluido trasferito dalle tubazioni, alla pressione e alla temperatura di esercizio, e le parti interne in ghisa grigia, ghisa malleabile, ghisa sferoidale, acciaio al carbonio, acciaio legato, acciaio inossidabile resistente agli acidi o lega di rame, ecc.

5) Scegliere lo scopo delle valvole: valvole di blocco, valvole di regolazione, valvole di sicurezza, ecc.

6) Assicurare il tipo di valvole: valvole a saracinesca, valvole a globo, valvole a sfera, valvole a farfalla, valvole a farfalla, valvole di sicurezza, valvole riduttrici di pressione, valvole a trappola per vapore, ecc.

7) Determinare i parametri nel caso di valvole automatiche, cioè determinare la resistenza al flusso, la capacità di scarico e la contropressione consentite, ecc. e quindi determinare i diametri nominali delle tubazioni e i diametri dei fori delle sedi delle valvole in base alle diverse esigenze.

8) Determinare i parametri geometrici delle valvole selezionate, ossia la lunghezza della struttura, la forma e le dimensioni delle connessioni flangiate, l'altezza delle valvole dopo l'apertura e la chiusura, le dimensioni e il numero dei fori di fissaggio collegati e le dimensioni complessive delle valvole.

9) Sfruttare i dati esistenti, ad esempio i cataloghi dei prodotti di valvole, i campioni di prodotti di valvole, ecc. per selezionare i prodotti di valvole appropriati.

Criteri di selezione:

Dopo aver compreso i passaggi per la scelta di una valvola, è necessario comprendere meglio i criteri di selezione di una valvola.

1) Scegliere in base agli scopi, alle condizioni operative e ai metodi di controllo delle valvole selezionate.

2) Scegliere in base alle proprietà del fluido di lavoro, cioè la pressione di esercizio, la temperatura di esercizio, la resistenza alla corrosione, la viscosità del fluido, la presenza di particelle solide, la tossicità, l'infiammabilità, l'esplosività, ecc.

3) Scegliere la valvola in base ai requisiti delle caratteristiche del fluido, ovvero resistenza al flusso, capacità di scarico, caratteristiche di portata e livello di tenuta, ecc.

4) Scegliere in base alle dimensioni di installazione e ai requisiti esterni, ad esempio diametri nominali, metodi di connessione, dimensioni di connessione con le tubazioni, dimensioni esterne o limiti di peso, ecc.

5) Scegliere in base a requisiti aggiuntivi per l'affidabilità del prodotto valvola, la durata e le prestazioni antideflagranti dei loro dispositivi elettrici.

Alcuni punti importanti nei parametri di selezione

- Se le valvole devono essere utilizzate per scopi di controllo, è necessario determinare i seguenti parametri aggiuntivi:

- metodi di funzionamento,

- portata massima e minima,

- caduta di pressione per il flusso normale e alla chiusura,

- pressione massima e minima degli ingressi delle valvole.

- Oltre alle basi e ai passaggi sopra citati, è necessario conoscere nei dettagli le strutture interne dei vari tipi di valvole per poter scegliere in modo ragionevole e corretto le valvole, in modo da effettuare la scelta preferita.

- Le valvole sono il controllo finale delle condutture. L'apertura e la chiusura della valvola controllano il flusso del fluido nelle condutture.

- La forma dei canali di flusso della valvola conferisce a quest'ultima determinate caratteristiche di flusso. Questo aspetto deve essere tenuto in considerazione nella scelta delle valvole più adatte al sistema di tubazioni.

Principi da seguire nella scelta delle valvole

Valvole per l'arresto e il rilascio del fluido di scorrimento

- Quando i canali di flusso della valvola sono del tipo a passaggio diretto e la loro resistenza al flusso è piccola, vengono solitamente scelti come valvole per l'arresto e il rilascio.

- Le valvole con chiusura verso il basso (valvole di arresto, valvole a stantuffo) sono meno preferite a causa dei loro percorsi di flusso tortuosi e della maggiore resistenza al flusso.

- Valvole come le valvole di blocco possono essere utilizzate quando è consentita una maggiore resistenza al flusso.

Valvole per il controllo del flusso

Le valvole scelte per un determinato scopo devono essere in grado di regolare facilmente il flusso.

- Le valvole a chiusura verso il basso (come le valvole di blocco) sono adatte a questo scopo perché le dimensioni delle loro sedi sono proporzionali alla corsa delle parti del blocco.

- Anche le valvole rotative (valvole a otturatore, valvole a farfalla, valvole a sfera) e le valvole a corpo flessibile (valvole a morsetto, valvole a membrana) possono essere utilizzate per il controllo dell'accelerazione, ma sono adatte all'applicazione solo entro una gamma limitata di diametri della valvola.

- Le valvole a saracinesca sono valvole a forma di disco che compiono un movimento trasversale rispetto alla sede circolare della valvola. Possono controllare la portata solo quando sono vicine alla posizione di chiusura. Per questo motivo, di solito non vengono utilizzate per il controllo del flusso.

Valvole di inversione e deviazione

In base ai requisiti di inversione e deviazione, le valvole possono avere tre o più canali. Le valvole a otturatore e le valvole a sfera sono più adatte a questo scopo. Pertanto, la maggior parte delle valvole utilizzate per l'inversione e la deviazione sono selezionate tra queste. Tuttavia, in alcuni casi, è possibile utilizzare anche altri tipi di valvole per l'inversione e la deviazione, purché due o più valvole siano adeguatamente collegate tra loro.

Valvole utilizzate in mezzi con particelle penzolanti

In presenza di particelle penzolanti nel fluido, è preferibile utilizzare valvole con funzioni di pulizia mentre le parti del blocco scorrono lungo la superficie di tenuta. Se il movimento avanti e indietro delle parti del blocco è verticale rispetto alla sede della valvola, esse possono trattenere le particelle, pertanto queste valvole sono adatte solo per mezzi non particellari, a meno che i materiali della superficie di tenuta non consentano l'inglobamento di particelle. Sia le valvole a sfera che le valvole a otturatore hanno una funzione di pulizia della superficie di tenuta durante il processo di apertura e chiusura, quindi sono adatte all'uso in mezzi con particelle penzolanti.

Istruzioni per la selezione della valvola

1. Selezione della valvola a saracinesca

Le valvole a saracinesca sono il tipo di valvole preferito. Sono adatte non solo a fluidi come vapore e prodotti petroliferi, ma anche a fluidi contenenti solidi granulari e alta viscosità. Queste valvole sono adatte anche per lo sfiato e per i sistemi a basso vuoto. Per i fluidi con particelle solide, i corpi delle valvole a saracinesca devono avere uno o due fori di spurgo. Per i fluidi a bassa temperatura, è necessario utilizzare valvole a saracinesca speciali per basse temperature.

2. Selezione della valvola a globo

La valvola a globo è adatta per le tubazioni che non hanno requisiti rigorosi in termini di resistenza al fluido, ovvero di perdita di pressione. Possono essere prese in considerazione per le condutture o le apparecchiature ad alta temperatura e ad alta pressione e per le condutture con mezzi a vapore e DN<200 mm. Per le valvole di piccole dimensioni possono essere utilizzate valvole a globo, come le valvole a cardine, le valvole per strumenti, le valvole per il campionamento, le valvole manometriche, ecc. Per la regolazione del flusso o della pressione, si preferiscono valvole a globo o a farfalla per la bassa precisione e i diametri relativamente piccoli. Per i fluidi altamente tossici, si dovrebbero utilizzare valvole a globo con tenuta a soffietto. Tuttavia, non dovrebbero essere utilizzate per un fluido ad alta viscosità e contenente particelle che precipitano facilmente. Queste valvole non possono essere utilizzate come valvole di sfiato e valvole per sistemi a basso vuoto.

3. Selezione della valvola a sfera

La valvola a sfera è adatta per fluidi a bassa temperatura, alta pressione e alta viscosità. La maggior parte delle valvole a sfera può essere utilizzata in mezzi con particelle solide penzolanti e può essere utilizzata anche in mezzi in polvere e granulari, in base ai requisiti dei materiali di tenuta. Le valvole a sfera a canale intero non sono adatte per la regolazione del flusso, ma sono adatte per le occasioni che richiedono un'apertura e una chiusura rapida per spegnere in caso di emergenza o incidenti. Le valvole a sfera sono consigliate in tubazioni con prestazioni di tenuta rigorose, usura, canali di contrazione, azioni di apertura e chiusura rapide, arresto ad alta pressione (grande pressione differenziale), bassa rumorosità, gassificazione, bassa coppia operativa e bassa resistenza del fluido. Sono inoltre adatti per strutture leggere, arresti a bassa pressione e mezzi corrosivi.

Pur essendo le valvole più ideali per le basse temperature e i mezzi criogenici, le valvole a sfera per basse temperature con coperchio sono utilizzate nei sistemi di tubazioni e nei dispositivi per i mezzi a bassa temperatura. Quando si scelgono le valvole a sfera flottanti, i materiali della sede devono sopportare i carichi della sfera e del mezzo di lavoro. Le valvole a sfera di grande diametro richiedono una coppia maggiore durante il funzionamento. L'azionamento a vite senza fine è preferibile per le valvole a sfera con DN≥200 mm. Inoltre, le valvole a sfera utilizzate nelle condutture di materiali altamente tossici e mezzi infiammabili devono essere ignifughe e antistatiche.

4. Selezione della valvola a farfalla

Le valvole a farfalla sono adatte a luoghi in cui la temperatura del fluido è bassa e la pressione è elevata. Sono inoltre adatte a luoghi in cui è necessario regolare la portata e la pressione. Tuttavia, non sono adatte per un fluido ad alta viscosità e contenente particelle solide. Pertanto, non possono essere utilizzate come valvole di isolamento.

5. Selezione della valvola a otturazione

In generale, le valvole a otturatore sono adatte per occasioni che richiedono una rapida apertura e chiusura. Sono adatte anche per mezzi a bassa temperatura e ad alta viscosità e per mezzi con particelle penzolanti, ma non sono adatte per vapore e mezzi ad alta temperatura.

6. Selezione della valvola a farfalla

Le valvole a farfalla sono adatte a tubazioni con grandi diametri (ad esempio DN > 600 mm) e lunghezza strutturale ridotta, nonché a requisiti di regolazione rapida del flusso e di apertura e chiusura rapida. Sono generalmente utilizzate per acqua, olio, aria compressa e altri mezzi con temperatura ≤80℃ e pressione ≤1.0MPa. Rispetto alle valvole a saracinesca e alle valvole a sfera, le valvole a farfalla sono adatte a sistemi di tubazioni con perdite di pressione meno severe, grazie alla loro perdita di pressione relativamente elevata.

7. Selezione della valvola di ritegno

Le valvole di ritegno sono generalmente adatte a fluidi puliti, ma non a fluidi contenenti particelle solide e ad alta viscosità.

- Per DN≤40 mm, si devono utilizzare valvole di ritegno di sollevamento (l'installazione è consentita solo in tubazioni orizzontali).

- Per DN=50～400 mm, si devono utilizzare valvole di ritegno ad alzata variabile (installate sia su tubazioni orizzontali che verticali. Se installate su tubazioni verticali, la direzione del flusso del fluido deve essere dal basso verso l'alto).

- Per DN≥450 mm, si devono utilizzare valvole di ritegno di tipo tampone.

- Per DN=100～400 mm, possono essere utilizzate anche valvole di ritegno wafer.

La valvola di ritegno a battente può essere realizzata per pressioni di esercizio molto elevate e il PN può raggiungere i 42 MPa. In base ai materiali dell'alloggiamento e della tenuta, possono essere applicate a diversi mezzi di lavoro come acqua, vapore, gas, mezzi corrosivi, olio, ecc. e a temperature di lavoro comprese tra -196 e 800 ℃.

8. Selezione della valvola a membrana

Le valvole a membrana sono adatte per olio, acqua, mezzi acidi e mezzi contenenti particelle penzolanti con temperature di esercizio inferiori a 200℃ e pressioni inferiori a 1,0MPa, ma non sono adatte per mezzi a base di solventi organici e forti ossidanti.

- Le valvole a membrana di tipo weir devono essere scelte per i fluidi granulari abrasivi. Per la scelta delle valvole a membrana di tipo weir, fare riferimento alle tabelle delle caratteristiche di flusso.

- Le valvole a membrana a passaggio diretto devono essere utilizzate per fluidi viscosi, fanghi di cemento e sedimenti.

- Le valvole a membrana non devono essere utilizzate su tubazioni e apparecchiature per il vuoto, a meno che non siano soggette a requisiti specifici.

Sintesi

I vari tipi di valvole hanno un'ampia gamma di applicazioni e un'elevata frequenza di funzionamento. Le valvole trovano applicazione in vari aspetti della vita quotidiana. Il ruolo delle valvole è molto critico per garantire il normale funzionamento del sistema di condotte e per prevenire il fenomeno del "gocciolamento e delle perdite". Pertanto, è molto importante comprendere la struttura delle valvole, il loro funzionamento e le loro condizioni di lavoro per scegliere correttamente la valvola.