Valvola in titanio

Che cos'è una valvola in titanio? 

Una valvola in titanio è una valvola realizzata in materiale di titanio. Il colore del titanio è argento, e così la valvola. Il titanio è un metallo unico con un'eccellente combinazione di proprietà fisiche, chimiche e meccaniche. I produttori di valvole in titanio utilizzano il titanio allo stato metallico o in lega con altri elementi per migliorarne le proprietà e quindi realizzare valvole più avanzate. La resistenza alla corrosione e l'elevato rapporto resistenza/densità sono le principali proprietà che rendono le valvole in titanio altamente preferibili. In quanto tale, produce valvole molto resistenti e leggere. Il peso ridotto è attribuito alla bassa densità del materiale di titanio, 4540 kg/m³, rispetto all'acciaio, 7750 kg/m³. Il titanio resiste meglio all'acciaio. Questo perché si combina con l'ossigeno formando l'ossido di titanio, che è passivo e tenace e non si sfalda come la ruggine sull'acciaio.

Figura: Valvola in titanio.

Come funziona una valvola in titanio? 

Esistono vari tipi di titanio utilizzati in diverse applicazioni industriali e domestiche. Il principio di funzionamento di base di una valvola in titanio è lo stesso. La valvola funziona grazie ad almeno un componente di chiusura. Il componente di chiusura è responsabile dell'apertura e della chiusura del flusso di fluido attraverso la valvola. Il componente di chiusura chiude o apre la valvola attivando un volantino o una leva manuale per le valvole manuali. Per le valvole automatiche e semiautomatiche, un attuatore attiva il componente di chiusura per consentire o interrompere il flusso del fluido secondo le necessità. 

Tipi di valvole in titanio 

Valvola a sfera in titanio 

Una valvola a sfera in titanio è progettata con un componente a forma di sfera che chiude e apre il flusso del fluido. La sfera ha un foro al centro, attraverso il quale passa il fluido. La posizione della sfera è controllata da un volantino o da un attuatore.

Figura: Valvola a sfera in titanio.

Questo tipo di valvola può controllare, guidare, dirigere e modulare diversi fluidi. Questo tipo di valvola è noto anche come valvola a un quarto di giro perché si apre o si chiude ruotando il volantino per un angolo di 90°.^o gradi. Quando il volantino compie un quarto di giro, la sfera compie un quarto di giro analogo e quindi il foro al suo centro diventa allineato con un tubo collegato alla valvola. In questo modo, il fluido trova la cavità della valvola e scorre verso il sistema di tubazioni. Questo tipo di valvola è altamente affidabile e ha una lunga durata. Può anche essere azionata con attuatori pneumatici o elettrici per sistemi di tubazioni automatizzati o semi-automatizzati. Tuttavia, i produttori di valvole in titanio non raccomandano questa valvola per la strozzatura.

Figura: Funzionamento di una valvola a sfera in titanio. 

I vantaggi dell'utilizzo di valvole a sfera in titanio sono: 

• Design semplice e compatto che facilita le operazioni di riparazione, manutenzione e pulizia. 
• Versatile nelle dimensioni, si adatta a diverse portate in diverse applicazioni. 
• Facile da installare, montare e smontare. 
• Portata elevata e bassa caduta di pressione. Basse perdite di carico della pompa lungo il sistema di tubazioni. 
• Il funzionamento è rapido: basta un quarto di giro per avviare e arrestare il flusso del fluido.
• Sigilla perfettamente il flusso del fluido allo stato chiuso, senza alcuna perdita.

Tuttavia, questa valvola presenta alcuni svantaggi: 

• Apertura e chiusura rapida, con conseguente sovrapressione e colpo d'ariete.
• Elevato tasso di usura della sfera utilizzata per arrestare il flusso.

Valvola di ritegno in titanio 

Questa valvola viene utilizzata per impedire al fluido di scorrere all'indietro in un sistema di tubazioni. Questa valvola non è dotata di un attuatore o di un volantino manuale, come le altre valvole. È progettata per funzionare automaticamente senza la necessità di un operatore. È nota anche come valvola di non ritorno, di fondo o unidirezionale. I produttori di valvole di ritegno in titanio progettano questa valvola per consentire il flusso del fluido in una sola direzione, ovvero dal lato di aspirazione a quello di scarico. La valvola blocca sempre qualsiasi tentativo del fluido di tornare indietro. Questa valvola utilizza un componente a disco o a sfera per arrestare il flusso del fluido all'indietro. 

Figura: Valvola di ritegno in titanio.

Questa valvola funziona in base al principio della differenza di pressione. La valvola si apre quando il fluido che scorre dal lato di aspirazione ha una pressione elevata, ovvero quando la pompa eroga il fluido. L'alta pressione dal lato di aspirazione agisce sul disco o sulla sfera della valvola, costringendola a sollevarsi. Questo processo lascia la valvola aperta e quindi il fluido scorre. Il fluido continua a scorrere fino alla riduzione della pressione di aspirazione o allo spegnimento della pompa. Spegnendo la pompa, la pressione di aspirazione si riduce a zero e quindi il fluido scorre all'indietro. Tuttavia, utilizzando una valvola di ritegno, il liquido non fluirà all'indietro perché i produttori di valvole di ritegno in titanio le progettano con un'elevata sensibilità alle variazioni di pressione e di flusso del fluido. Pertanto, qualsiasi riflusso verrà interrotto immediatamente dopo l'arresto del flusso in avanti. Questo tipo di valvola è adatto a diverse applicazioni, quali alimenti e bevande, approvvigionamento idrico, sistemi di caldaie e prodotti farmaceutici. 

Figura: Funzionamento di una valvola di ritegno in titanio.

I vantaggi di questa valvola sono: 

• Funzionamento automatico. 
• Più economiche rispetto ad altre valvole che devono essere dotate di attuatore o volantino. 
• Versatile nelle dimensioni per adattarsi a diverse portate.  
• La bassa caduta di pressione impedisce grandi perdite di carico.
• Rapidità di funzionamento. 
• Nessun riflusso e quindi nessuna contaminazione a monte del sistema di tubazioni.

Gli svantaggi di questa valvola includono: 

• Adatto a una sola direzione di flusso. 
• Incline al colpo d'ariete. 
• Non è ideale per il flusso pulsante. 

Valvola a saracinesca in titanio 

Questa valvola funziona grazie a un componente rettangolare o cuneiforme noto come disco o saracinesca. Il disco è responsabile della chiusura e dell'apertura del flusso del fluido attraverso la valvola. Questo tipo di valvola è ideale per tubi di grande diametro, a partire da 2 pollici. Questa valvola viene azionata tramite un volantino manuale, un attuatore pneumatico o elettrico. I produttori di valvole in titanio non raccomandano l'uso di questa valvola per la strozzatura. Infatti, l'elevata pressione sul fluido può causare erosione o danni alla saracinesca della valvola, riducendone drasticamente la durata.

Figura: Valvola a saracinesca in titanio.

Il produttore di valvole a saracinesca in titanio progetta questa valvola con tre componenti principali: corpo, coperchio e rivestimento. Il trim è composto da disco, sedi e stelo. Il corpo collega la valvola al tubo, mentre il coperchio contiene le parti mobili della valvola. La valvola funziona ruotando più volte il volantino. Lo stelo trasforma la rotazione del volantino in un movimento lineare verso l'alto e verso il basso per consentire al disco di aprire e chiudere il flusso del fluido, rispettivamente. 

Figura: Funzionamento di una valvola a saracinesca in titanio.

I vantaggi delle valvole a saracinesca in titanio sono: 

• Adatto al flusso bidirezionale del fluido. 
• La bassa caduta di pressione aumenta l'efficienza del flusso.
• Consente una pressione elevata e una notevole portata di fluido. 
• Capacità di chiusura perfetta senza perdite di fluido.

Gli svantaggi delle valvole a saracinesca in titanio sono: 

• Non è ideale per strozzare il flusso del fluido. 
• Funzionamento lento. Richiede più di un giro per aprire o chiudere completamente il flusso del fluido. 

Valvola a globo in titanio 

È una valvola in titanio progettata con un corpo di forma sferica. Questa valvola è simile alla valvola a saracinesca. Tuttavia, questa valvola è facile da azionare perché richiede un numero di giri inferiore rispetto alla valvola a saracinesca in titanio. Il componente utilizzato per chiudere e aprire il flusso del fluido è un disco. I produttori di valvole a globo in titanio progettano questa valvola per l'uso nella chiusura e nella strozzatura del flusso del fluido. La valvola è progettata per provocare due cambiamenti nella direzione del flusso del fluido, determinando un'elevata resistenza al flusso e, quindi, un'alta caduta di pressione, a differenza di altre valvole in titanio.

Figura: Valvola a globo in titanio.

Una valvola a globo in titanio è costituita da un disco che si muove verso l'alto e verso il basso per avviare, arrestare o regolare il flusso del fluido. Quando il volantino viene ruotato in senso orario, il disco si sposta verso l'alto, lasciando la valvola aperta al flusso del fluido. Quando il volantino viene ruotato in senso antiorario, costringe il disco a muoversi verso il basso, arrestando così il flusso del fluido. 

Figura: Funzionamento di una valvola a globo in titanio.

I vantaggi delle valvole a globo in titanio sono: 

• Adatto per la strozzatura del flusso del fluido. 
• Affidabile nelle applicazioni di chiusura, in quanto non consente la fuoriuscita del fluido. 
• Rapidità di funzionamento rispetto alla valvola a saracinesca.
• Disponibile in vari modelli per diverse applicazioni. 

Svantaggi: 

• Caduta di pressione. 
• Peso elevato.
• Necessita di una coppia elevata per funzionare. 

Valvola a farfalla in titanio 

Questa valvola utilizza un movimento di un quarto di giro per aprire, regolare o chiudere il flusso del fluido. È costituita da un disco lungo il percorso del fluido. Questo disco controlla il flusso del fluido. Un volantino, un attuatore pneumatico o elettrico viene utilizzato per azionare il disco attraverso lo stelo della valvola.

Figura: Valvola a farfalla in titanio.

La valvola a farfalla in titanio funziona in modo simile alla valvola a sfera. Tuttavia, la valvola a farfalla è preferita perché è facile da usare e leggera. Inoltre, questa valvola non utilizza una sfera come componente di chiusura, ma un disco. Il flusso del fluido inizia quando il volantino viene ruotato in senso orario per 90 secondi.^o gradi. In questo modo, il disco della valvola ruota, rendendolo parallelo alla direzione del flusso del fluido. Il flusso del fluido si arresta quando il volantino viene ruotato nella direzione opposta, facendo compiere al disco un quarto di giro e diventando così perpendicolare alla direzione del flusso del fluido. In questo stato, il flusso del fluido si arresta. Quando il volantino viene ruotato parzialmente in senso orario, costringe il disco a lasciare un piccolo spazio per il flusso del fluido. 

Figura: funzionamento di una valvola a farfalla in titanio.

Vantaggi delle valvole a farfalla in titanio: 

• Facile e veloce da aprire/chiudere il flusso del fluido. 
• Adatto per la movimentazione di fluidi puliti e fluidi con fanghi.
• Relativamente poco costoso. 

Svantaggi: 

• Non è adatto alla strozzatura in presenza di alta pressione. 
• Incline alla cavitazione. 

Applicazioni delle valvole in titanio 

• Queste valvole sono utilizzate nell'industria petrolifera e del gas. 
• Sono utilizzati nell'industria petrolchimica e chimica grazie all'eccellente resistenza alla corrosione.  
• Le valvole in titanio sono utilizzate nelle centrali elettriche a vapore. 
• Vengono utilizzati nell'approvvigionamento idrico comunale e commerciale. 
• Le valvole in titanio sono utilizzate nel trattamento delle acque e nella lavorazione degli alimenti. 

Vantaggi delle valvole in titanio 

• Le valvole in titanio hanno un peso ridotto rispetto a quelle in acciaio. 
• Hanno un'elevata resistenza meccanica. 
• Queste valvole hanno un'eccellente resistenza alla corrosione anche nei confronti di fluidi avversi come l'acqua di cloro, l'acido solforico e l'acqua regia, tra gli altri. 
• Le valvole in titanio hanno dimensioni versatili e sono quindi adatte a varie portate. 
• Hanno punti di fusione elevati, adatti ad applicazioni ad alta temperatura. 
• Sono altamente resistenti ai danni da impatto. 

Svantaggi delle valvole in titanio 

• Queste valvole sono più costose di quelle in acciaio, bronzo e ottone. 

Risoluzione dei problemi delle valvole in titanio 

Nessun flusso di fluido attraverso la valvola 

• Blocco sul lato di aspirazione del tubo. Controllare il tubo e rimuovere il materiale che potrebbe causare un'ostruzione. 

Perdita tra la valvola e l'attacco del tubo 

• Collegamento allentato. Serrare i bulloni e i dadi che collegano la valvola al tubo. 
• Guarnizione usurata. Sostituire la guarnizione. 

Perdita attraverso il corpo della valvola 

• Collegamento allentato. Serrare i bulloni del corpo valvola e del coperchio. 
• Guarnizioni usurate. Sostituire le guarnizioni. 
• Alta pressione del fluido. Utilizzare la valvola alla pressione del fluido raccomandata dal produttore della valvola in titanio.  

Volantino/leva manuale difficile da azionare 

• Materiali estranei nella valvola. Smontare la valvola e rimuovere i materiali estranei. 
• Stelo della valvola danneggiato. Sostituire lo stelo. 

La valvola non si chiude completamente 

• Disco usurato. Sostituire il disco. 
• Sedi delle valvole usurate. Sostituire le sedi. 
• Materiali estranei nella valvola. Smontare la valvola e pulire i materiali. 

Sintesi 

Le valvole al titanio sono valvole realizzate in materiale di titanio. Queste valvole hanno caratteristiche eccellenti, necessarie per la maggior parte dei settori industriali. La valvola funziona grazie a un componente di chiusura che consente o chiude il flusso del fluido secondo le necessità. Il componente di chiusura viene attivato da un volantino o da un attuatore attraverso lo stelo della valvola. La valvola può essere automatizzata, semi-automatizzata o completamente manuale. I produttori di valvole in titanio producono vari tipi di valvole, tra cui valvole di ritegno in titanio, valvole a saracinesca in titanio, valvole a sfera in titanio, valvole a farfalla in titanio e valvole a globo in titanio. Queste valvole sono utilizzate in applicazioni industriali che coinvolgono mezzi corrosivi, alte temperature e alte pressioni. Tali applicazioni comprendono, tra l'altro, centrali elettriche, industrie chimiche e petrolchimiche, petrolio e gas e approvvigionamento idrico. 

Queste valvole sono preferite ad altre perché sono leggere, altamente robuste, resistenti alle alte temperature, versatili nelle dimensioni, altamente resistenti agli urti ed eccellenti nella resistenza alla corrosione. Tuttavia, le valvole in titanio sono più costose di quelle in acciaio, bronzo e ottone.