Valvola di ritegno a molla 

Che cos'è una valvola di ritegno a molla? 

Una valvola di ritegno a molla è un tipo di valvola di ritegno utilizzate per impedire l'inversione di direzione del flusso del fluido. Le valvole di ritegno a molla hanno una direzione di flusso unidirezionale e sono automatiche. I produttori di valvole di ritegno a molla progettano queste valvole con una porta di ingresso e una di uscita. La valvola di ritegno a molla è nota anche come valvola di non ritorno a molla o valvola unidirezionale a molla, perché può consentire solo il passaggio del fluido in avanti e blocca qualsiasi fluido che tenti di tornare indietro. Come suggerisce il nome, una valvola di ritegno a molla utilizza una molla per impedire il flusso inverso del fluido. Il riflusso del fluido è indesiderabile perché può contaminare il fluido a monte o danneggiare apparecchiature come le pompe. Le valvole di ritegno a molla sono di diversi materiali e di varie dimensioni e possono essere utilizzate in diverse applicazioni industriali. Alcune valvole di ritegno a molla sono utilizzate in applicazioni ad alta pressione e ad alta temperatura e sono realizzate in materiali metallici come acciaio al carbonio, acciaio inox, ghisa duttile, ghisa, ottone e bronzo. I produttori di valvole di ritegno a molla producono la valvola con un'etichetta che indica la direzione del flusso del fluido. Questa freccia aiuta a installare la valvola di ritegno a molla nella direzione corretta, altrimenti il fluido non passerà attraverso la valvola. 

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Figura: Valvola di ritegno a molla.

Come funziona una valvola di ritegno a molla? 

Una valvola di ritegno a molla funziona in base al principio della differenza di pressione tra le porte di ingresso e di uscita. Quando la pressione a monte è uguale alla pressione di rottura, costringe il disco della valvola ad aprire la valvola di ritegno a molla, consentendo al fluido di passare attraverso la valvola. Il fluido continua a scorrere in avanti fino al momento in cui la pressione a monte si riduce fino a essere inferiore alla pressione di cracking, costringendo il fluido a invertire il flusso nella porta di ingresso. In questo caso, il disco della valvola torna in posizione di chiusura immediatamente prima che il fluido inizi a scorrere all'indietro. L'elevata sensibilità della valvola di ritegno a molla alle variazioni di pressione ne favorisce il funzionamento. Il livello di pressione di rottura in una valvola di ritegno a molla dipende dal tipo di valvola, dalle caratteristiche della molla, dalla costruzione della valvola e dall'orientamento rispetto al tubo. La pressione di rottura è indicata in termini di PSI, PSIG o bar. 

Figura: Funzionamento di una valvola di ritegno a molla.

Tipi di valvole di ritegno a molla

Valvola di ritegno in linea caricata a molla 

Si tratta di una valvola di ritegno a molla in cui la molla e il disco sono disposti in linea. Le valvole di ritegno in linea a molla sono facili da usare e hanno un design semplice. I produttori di valvole di ritegno a molla progettano queste valvole in modo tale che, quando il fluido tenta di entrare nella porta d'ingresso della valvola, abbia una pressione a monte sufficiente a superare la pressione di cedimento e la forza della molla. Dopo che la pressione a monte ha superato la pressione di rottura, il fluido costringe il disco della valvola ad aprirsi e quindi il fluido passa attraverso la valvola. Il fluido continua a scorrere attraverso la valvola fino a quando la pressione di ingresso diventa inferiore alla pressione di cracking quando il fluido tenta di tornare indietro. A questo punto, la pressione di rottura e la forza della molla spostano il disco nella direzione opposta, chiudendo la valvola di ritegno a molla. Le valvole di ritegno in linea a molla hanno una breve distanza di corsa della molla che migliora il tempo di risposta della valvola durante la chiusura o l'apertura. Questo tipo di valvola di ritegno a molla può essere installato sia in orizzontale che in verticale.

Figura: Valvola di ritegno in linea caricata a molla.

Valvola di ritegno a Y caricata a molla

Si tratta di una valvola di ritegno a molla che funziona come la valvola di ritegno a molla in linea. I produttori di valvole di ritegno a molla producono questa valvola con la molla e il disco orientati con una certa angolazione, il che fa sì che la valvola abbia una forma a Y, da cui il nome di valvola di ritegno a molla a Y. Un vantaggio di questa valvola è che non deve essere smontata dal tubo per la pulizia o la riparazione. Tuttavia, queste valvole hanno un peso elevato e la loro installazione richiede molto spazio nel sistema di tubazioni. 

Figura: Valvola di ritegno a Y caricata a molla.

Valvola di ritegno con molla a sfera

Si tratta di una valvola di ritegno a molla che utilizza una sfera per chiudere e aprire il flusso del fluido. La sfera è posizionata vicino all'orifizio di ingresso. Una sede di tenuta viene utilizzata per guidare la sfera e creare una tenuta ermetica. La valvola di ritegno a molla a sfera si apre quando la pressione in ingresso supera la forza della molla che trattiene la sfera. Il fluido inizia così a scorrere attraverso la valvola. La molla costringe la sfera a chiudere la porta di ingresso per bloccare l'inversione del flusso del fluido quando la pressione di ingresso si riduce. 

Figura: Valvola di ritegno a sfera a molla.

Valvola di ritegno a molla di sollevamento 

Si tratta di una valvola di ritegno a molla in cui una molla viene utilizzata per spingere il disco in verticale o in orizzontale per aprire o chiudere il flusso del fluido. I produttori di valvole di ritegno a molla raccomandano queste valvole per l'uso in linee di vapore, gas, aria, acqua e vapore. Il fluido entra nella valvola sotto la sede e solleva il disco dalla sede per aprire il flusso del fluido. Quando il fluido tenta di invertire la direzione, il disco è costretto a tornare in posizione dal riflusso o dalla gravità.

Figura: Valvola di ritegno a molla di sollevamento in stato aperto (lato sinistro) e in stato chiuso (lato destro).

Valvola di non ritorno a molla

Si tratta di una valvola di ritegno a molla che ha lo scopo di chiudere e aprire il flusso del fluido senza creare una pressione eccessiva o un effetto di sbattimento. Alcune valvole di ritegno a molla chiudono il disco in modo da provocare uno sbattimento. Lo sbattimento produce un'onda di pressione che risuona nel sistema di tubazioni e che riduce l'efficienza del sistema. Valvola di non ritorno utilizza una molla posizionata contro la pressione del flusso. Se la pressione del flusso del fluido è molto elevata, la molla si comprime e tira indietro il disco della valvola in modo silenzioso e fluido. Il disco della valvola si sposta verso la superficie di appoggio quando il fluido inizia a rallentare o quando il flusso si arresta prima di cambiare direzione alla porta di ingresso. 

Figura: Valvola di non ritorno a molla.

Valvola di ritegno silenziosa a flusso assiale 

Si tratta di una valvola di ritegno a molla in cui una molla trattiene e centra il disco per migliorare la chiusura e l'apertura immediata e il flusso del fluido. Il disco e la molla si trovano al centro della tubazione e il fluido scorre intorno al disco. Questo tipo di valvola di ritegno a molla è diverso da altre valvole a molla che tirano completamente il disco per lasciare il tubo completamente aperto. Il design utilizzato dai produttori di valvole di ritegno a molla per realizzare questa valvola ne aumenta il costo rispetto ad altre valvole di ritegno a molla. Nonostante il costo, queste valvole hanno una durata maggiore e possono essere utilizzate per oltre tre anni senza essere sostituite. I produttori di valvole di ritegno a molla progettano queste valvole in modo tale che quando la pressione a monte inizia a diminuire lentamente, la valvola inizia a chiudersi lentamente fino alla chiusura completa, per garantire che il fluido non si inverta attraverso la porta di ingresso. 

Figura: Valvola di ritegno silenziosa a flusso assiale.

Fattori da considerare quando si acquista o si seleziona una valvola di ritegno a molla 

Tipo di supporto 

Le proprietà dei fluidi che devono passare attraverso una valvola di ritegno a molla determinano il materiale utilizzato per la realizzazione della valvola. Per i fluidi corrosivi e difficili, il materiale plastico è ottimo, in quanto altamente resistente alla corrosione. Se la valvola di ritegno a molla è destinata all'uso in presenza di temperature elevate, è opportuno utilizzare una valvola di ritegno a molla con sede metallica, in quanto è in grado di resistere sia alle alte temperature che alle alte pressioni. 

Condizioni delle applicazioni 

La valvola di ritegno a molla scelta deve essere in grado di gestire la portata, la pressione e la temperatura del fluido. Se la valvola non è dimensionata correttamente, causerà problemi tecnici nel sistema di tubazioni o sulla valvola stessa. I produttori di valvole di ritegno a molla raccomandano all'acquirente di conoscere la portata, la pressione e la temperatura a cui sarà sottoposta la valvola, in modo da poter scegliere facilmente la valvola giusta.

Requisiti di manutenzione 

La valvola scelta deve essere il più possibile esente da manutenzione frequente. Una manutenzione frequente finisce per essere molto costosa. Per questo motivo, è necessario considerare fattori quali i fluidi da utilizzare e sapere se sono presenti fanghi che possono causare l'inceppamento della valvola o l'ostruzione del fluido. 

Applicazioni della valvola di ritegno a molla 

• Utilizzato nelle pompe centrifughe per prevenire il riflusso dei fluidi ed evitare danni alla pompa. 
• Vengono utilizzati per l'approvvigionamento di acqua dolce. 
• Sistemi di raffinazione di petrolio e gas. 
• Utilizzato nelle caldaie per impedire il riflusso di vapore o acqua. 
• Industrie alimentari e delle bevande. 
• Impianti di generazione di energia a vapore. 
• Produzione di vari prodotti chimici. 
• Trasporto delle acque reflue.

Vantaggi delle valvole di ritegno a molla 

• Caduta di pressione.
• Queste valvole sono in grado di mantenere la pressione del fluido richiesta. 
• Può essere utilizzato per un lungo periodo senza essere sostituito. 
• Versatili perché vengono utilizzati in diverse applicazioni per aprire e chiudere il flusso del fluido. 
• Queste valvole hanno un'elevata efficienza rispetto ad altre valvole, come ad esempio Valvola a globo  e valvola a membrana 
• Le valvole di ritegno a molla sono automatiche. 
• Sono privi di perdite di fluido. 
• Può essere installato con orientamento verticale o orizzontale, a seconda delle necessità. 

Svantaggi della valvola di ritegno a molla 

• Consentono il flusso del fluido in una sola direzione. 
• Non può essere ispezionata mentre è in funzione, a meno che non si interrompa il flusso del fluido e si apra la valvola per l'ispezione. 
• Non adatto se il sistema ha un flusso di pulsazioni.

Risoluzione dei problemi della valvola di ritegno a molla 

Perdita della valvola di ritegno a molla esterna 

• Bulloni e dadi o viti allentati. Serrare i bulloni e i dadi o le viti alla coppia raccomandata dal produttore della valvola di ritegno a molla. 
• O-ring usurati. Sostituire gli O-ring. 

Perdita di fluido quando la valvola è completamente chiusa 

• O-ring danneggiati o usurati. Sostituire gli O-ring. 
• I materiali estranei alloggiati all'interno del valvola di ritegno a molla. Smontare la valvola secondo le istruzioni fornite dal produttore della valvola di ritegno a molla e rimuovere eventuali materiali estranei. Pulire la valvola dopo aver rimosso i materiali estranei.

La valvola di ritegno a molla non funziona 

• La valvola di ritegno a molla è stata installata nella direzione sbagliata. Modificare l'installazione della valvola e seguire le istruzioni del produttore della valvola di ritegno a molla durante l'installazione. 
• Il tubo che alimenta la valvola è bloccato. Controllare che la valvola non sia ostruita e rimuovere il materiale bloccante. 
• La pressione a monte è molto bassa. Aumentare la pressione a monte. 

Sintesi 

La valvola di ritegno a molla è un tipo di valvola di ritegno che impedisce al fluido di invertire la direzione del flusso. Si tratta di valvole automatiche che consentono al fluido di scorrere in una sola direzione. Ogni volta che il fluido tenta di invertire la direzione del flusso, la valvola di ritegno a molla chiude la porta di ingresso. La valvola utilizza una molla per sostenere il disco della valvola per chiudere o aprire il flusso del fluido. I produttori di valvole di ritegno a molla progettano queste valvole in base al principio della differenza di pressione. Quando la pressione a monte è superiore a quella a valle, il fluido forza il disco ad aprirsi. La valvola inizia a chiudersi non appena la pressione a monte inizia a ridursi. Si tratta di valvole semplici che sono state utilizzate per risolvere potenziali problemi in diversi settori. Impedendo il flusso del fluido all'indietro, queste valvole aiutano a prevenire la contaminazione del fluido e il danneggiamento delle apparecchiature di tubazione come le pompe.

Esistono vari tipi di valvole di ritegno a molla, tra cui le valvole di ritegno in linea caricate a molla, le valvole di ritegno a Y caricate a molla, le valvole di ritegno a molla a sfera, le valvole di ritegno a molla di sollevamento, le valvole di ritegno a molla senza sbattimento e le valvole di ritegno silenziose a flusso assiale. Le applicazioni delle valvole di ritegno a molla includono, tra l'altro, raffinerie di petrolio e gas, fornitura di acqua dolce, alimenti e bevande, prodotti chimici e impianti di generazione di energia a vapore. I vantaggi dell'uso delle valvole di ritegno a molla sono la bassa caduta di pressione, l'alta efficienza, la capacità di mantenere la pressione, l'assenza di perdite di fluido, la durata, la versatilità, l'automatismo e la possibilità di essere installate sia verticalmente che orizzontalmente.