Valvola a sfera forgiata

Che cos'è una valvola a sfera forgiata? 

Una valvola a sfera forgiata è una valvola che funziona utilizzando un componente a forma di sfera per aprire e chiudere il flusso del fluido. La valvola è realizzata con il metodo della forgiatura. Il metodo di forgiatura prevede la modellazione di materiali e leghe metalliche allo stato solido. Utensili di dimensioni industriali e calore forniscono forze di compressione che piegano le leghe e i metalli. Si utilizzano anche stampi per modellare e tagliare i materiali per ottenere la valvola a sfera forgiata. A seconda del materiale utilizzato per realizzare la valvola, la forgiatura può essere eseguita a diverse temperature. La produzione con il metodo della forgiatura presenta alcuni vantaggi, come il risparmio di materiali. Inoltre, poiché queste valvole sono realizzate tramite forgiatura, è necessario uno sforzo minimo per rimodellare il materiale nella forma e nelle dimensioni corrette, riducendo il costo complessivo della valvola. La maggior parte degli utilizzatori di valvole preferisce le valvole a sfera forgiate per la loro robustezza, che le rende ideali per l'uso in applicazioni ad alta pressione e ad alta temperatura. Inoltre, grazie al metodo di produzione della forgiatura, la struttura dei grani del materiale si affina, aumentando la forza complessiva e la resistenza agli urti. 

Figura: Valvola a sfera forgiata

Componenti di una valvola a sfera forgiata 

Leva manuale/volantino 

Il volantino o la leva manuale di una valvola a sfera forgiata è il punto in cui l'operatore applica la forza per ruotare la valvola e chiudere o aprire il flusso del fluido. 

Stelo 

Lo stelo di una valvola a sfera forgiata collega la sfera e il volantino. Garantisce la trasmissione della forza dalla leva manuale alla sfera quando l'operatore deve azionare la valvola. 

Palla 

Si tratta di un componente a forma di sfera con un foro passante. La sfera apre il flusso del fluido quando il foro si allinea con il tubo che trasporta il fluido e si chiude quando è allineata ad un angolo di 90^o gradi allo stesso tubo. Il compito della sfera è quello di chiudere o aprire la valvola secondo le necessità. 

Sedile 

La sede è un componente destinato a sigillare l'interno della valvola e a distribuire uniformemente le sollecitazioni della sede della sfera. Inoltre, impedisce la perdita di fluido tra la sfera e il corpo della valvola quando questa è chiusa. I produttori di valvole a sfera forgiate realizzano le sedi in materiali metallici o morbidi come gomma e plastica. La scelta del materiale della sede dipende dall'area di applicazione e dalle temperature previste per il fluido. Per i liquidi caldi, si utilizzano sedi metalliche, mentre per le temperature inferiori a 65^oC, vengono utilizzati materiali morbidi. 

Corpo valvola 

Il corpo della valvola, noto anche come alloggiamento della valvola, copre tutte le parti interne della pompa, come la sfera, le sedi, le guarnizioni e gli anelli. Il corpo fornisce le porte di ingresso e di uscita della valvola per il flusso del fluido. Inoltre, aiuta a prevenire l'ingresso di contaminanti e solidi nella pompa. 

Cofano 

Il coperchio è montato sul corpo della valvola e le due parti sono collegate da bulloni e dadi. La funzione del coperchio è quella di coprire lo stelo e il premistoppa della valvola. Inoltre, aumenta la sicurezza dello stelo e del premistoppa. 

Imballaggio 

La baderna è una guarnizione che impedisce la fuoriuscita del fluido attorno allo stelo. Impedisce inoltre l'ingresso di sporco e solidi nella pompa attraverso lo stelo. 

Figura: Componenti di una valvola a sfera forgiata.

Come funziona una valvola a sfera forgiata? 

Una valvola a sfera forgiata chiude o apre il flusso del liquido a seconda dell'allineamento del foro centrale della sfera alla porta di ingresso della valvola. La sfera riceve la forza di apertura/chiusura dal volantino o dalla leva manuale attraverso lo stelo. La valvola si apre quando il volantino viene ruotato in senso orario fino a formare un angolo di 90°.^o gradi. La rotazione del volantino costringe lo stelo a ruotare. Poiché lo stelo e la sfera sono collegati, anche la sfera compie la stessa rotazione in senso orario. Grazie alla rotazione della sfera di un quarto di giro, il foro al suo centro si allinea all'ingresso della valvola e al tubo collegato alla valvola. In questo modo, la valvola rimane aperta, consentendo al liquido di passare attraverso la valvola.

La valvola si chiude quando il volantino viene ruotato in senso antiorario per altri 90 secondi.^o gradi. In questo modo, il foro centrale della sfera diventa perpendicolare al tubo collegato alla valvola. Questa disposizione chiude il percorso del flusso del fluido, rendendo la valvola chiusa. Grazie alla sede della valvola, il fluido ha difficoltà a fuoriuscire o ad attraversare la valvola. La valvola può essere utilizzata anche per la strozzatura: la leva manuale viene leggermente ruotata. In questo modo è possibile far scorrere una certa quantità di fluido. Tuttavia, l'utilizzo di una valvola a sfera forgiata per la strozzatura del flusso in condizioni di alta pressione causa una rapida usura delle sedi della valvola. 

Figura: Funzionamento di una valvola a sfera forgiata.

Tipi di valvole a sfera forgiate 

Valvole a sfera forgiate a tre vie 

Questo tipo di valvola ha tre porte, a differenza di quella più comune con due porte (di ingresso e di uscita). I produttori di valvole a sfera forgiate progettano questa valvola per miscelare e deviare il flusso di fluidi in diverse applicazioni industriali. Questa valvola è vantaggiosa perché svolge il lavoro che due o più valvole possono fare. La valvola funziona ruotando la sfera tramite il volantino. La rotazione della sfera allinea i suoi canali di taglio centrali alle porte di ingresso e di uscita della valvola. Le versioni della valvola sono due: la versione a T e la versione a L. La valvola con foro di taglio a forma di L consente il flusso del fluido a 90^o gradi da una porta all'altra. La valvola ha due ingressi e un'uscita. Per la valvola a forma di L, il fluido può fluire da due ingressi diversi verso l'uscita con un angolo di 90^o gradi.

Figura: Valvola a sfera forgiata T e L.

La valvola a T è nota anche come valvola a sfera forgiata con miscelatore. Viene utilizzata anche per dirigere il flusso del fluido da destra, da sinistra o in modo diretto. Poiché è in grado di combinare due flussi di fluido in un unico flusso di uscita, questa valvola è ideale per le applicazioni che richiedono la miscelazione dei fluidi, come quelle chimiche e farmaceutiche. 

Figura: Valvola a sfera a tre vie forgiata

Valvola a sfera forgiata a entrata laterale. 

Una valvola a sfera forgiata a entrata laterale è una valvola in cui la sfera è assemblata lateralmente. L'assemblaggio collega due o tre pezzi del corpo della valvola. I bulloni o le viti prigioniere assemblano ogni parte del corpo per unirli in due pezzi. L'assemblaggio avviene dopo la forgiatura di ciascun pezzo del corpo valvola. I tipi di valvole a entrata laterale hanno il vantaggio di ridurre i difetti comuni quando la valvola è realizzata con il metodo della fusione. La valvola ha anche il vantaggio di essere facile da assemblare e di poter allineare facilmente le parti di finitura. Queste valvole sono molto diffuse sul mercato e nelle industrie per la loro facilità di montaggio, riparazione e pulizia.

Figura: Valvola a sfera forgiata a entrata laterale.

Valvola a sfera forgiata con entrata dall'alto. 

La valvola a sfera forgiata con entrata dall'alto è una valvola in cui la sfera è assemblata dal lato superiore. Questa valvola è simile alla valvola a globo, ma utilizza una sfera per controllare il flusso del fluido. La valvola è costituita da un unico corpo. I produttori di valvole a sfera forgiate raccomandano questa valvola per l'uso in cui lo smontaggio per la manutenzione delle parti interne è minimo. Questa valvola è solida e adatta ad applicazioni gravose con portate e pressioni elevate. La costruzione di questa valvola consente un collegamento filettato minimo, che riduce la possibilità di perdite di fluido. 

Figura: Valvola a sfera forgiata ad entrata dall'alto.

Valvola a sfera forgiata a corpo unico. 

Si tratta di una valvola a sfera forgiata in cui il corpo è costituito da un unico pezzo. Questo tipo di valvola è molto affidabile, in quanto non presenta quasi mai perdite di fluido, come invece accade in altre valvole il cui corpo è unito mediante bulloni. La valvola ha anche il vantaggio di avere dimensioni ridotte e costi contenuti. Tuttavia, questa valvola non può aprire il suo corpo per la riparazione, la manutenzione o la pulizia. Una volta che la valvola diventa difettosa, non è più utile. La valvola a sfera forgiata a corpo singolo è la migliore per le applicazioni di piccola portata e pressione che prevedono l'assenza di fluidi puliti. 

Figura: Valvola a sfera forgiata a corpo singolo.

Valvola a sfera forgiata con corpo in due pezzi. 

Si tratta di una valvola a sfera forgiata che presenta due pezzi del corpo valvola. Uno dei due pezzi contiene il giunto terminale e il corpo, mentre il secondo pezzo è collegato al primo per fissare il trim della valvola in una posizione corretta. Un vantaggio principale dell'utilizzo di questa valvola è la facilità di montaggio e smontaggio per la riparazione, la manutenzione e la pulizia. Tuttavia, è necessario rimuoverla completamente dal sistema di tubazioni per separare i due pezzi. Rispetto al tipo a corpo singolo, questa valvola è di gran lunga migliore in quanto può sopportare pressioni e portate più elevate ed è riparabile. 

Figura: Valvola a sfera forgiata in due pezzi.

Applicazioni delle valvole a sfera forgiate 

• Le valvole a sfera forgiate sono utilizzate nelle centrali elettriche per controllare il flusso dell'acqua ad alta pressione e temperatura. 
• Sono utilizzati negli impianti di desalinizzazione e trattamento delle acque. 
• Queste valvole servono a gestire il flusso dell'acqua nell'impianto di irrigazione. 
• Le valvole a sfera forgiate sono utilizzate negli impianti di produzione chimica per controllare il flusso dei reagenti. 
• Sono utilizzati nelle industrie farmaceutiche.
• Queste valvole sono utilizzate negli impianti di lavorazione di alimenti e bevande. 
• Vengono utilizzati per il trasporto di acqua comunale e domestica. 
• Le valvole a sfera forgiate sono utilizzate per controllare il flusso di olio e gas. 

Vantaggi delle valvole a sfera forgiate 

• Queste valvole sono robuste per alte pressioni e alte temperature. 
• A seconda del materiale della sede, possono essere utilizzati sia per le basse che per le alte temperature. 
• Le valvole a sfera forgiate hanno dimensioni versatili che le rendono adatte ad applicazioni da piccole ad alte pressioni. 
• Sono molto resistenti se utilizzate secondo le istruzioni del produttore della valvola a sfera forgiata. 
• Queste valvole hanno un design semplice e compatto che ne facilita la riparazione, la pulizia e la manutenzione. 
• Si aprono e si chiudono rapidamente, risparmiando tempo. 
• Forniscono guarnizioni a tenuta stagna prive di perdite di fluido. 
• Le valvole a sfera forgiate sono facili da usare. 
• Possono essere utilizzati in un'ampia gamma di applicazioni industriali.

Svantaggi delle valvole a sfera forgiate 

• La sede e la sfera della valvola si usurano rapidamente quando vengono utilizzate per il controllo di fluidi con fanghi. 
• La valvola si chiude e si apre rapidamente, causando sovrapressioni e guasti da martellamento. 
• Non sono adatti per applicazioni di strozzatura. 

Risoluzione dei problemi delle valvole a sfera forgiate 

Il fluido non passa attraverso la valvola 

• Materiali estranei nella valvola. Smontare la valvola secondo le istruzioni del produttore della valvola a sfera forgiata e pulire i solidi che bloccano la valvola. 
• La valvola è chiusa. Ruotare la valvola di un quarto di giro per aprire il flusso del fluido. 
• Ostruzione del tubo. Controllare il tubo e rimuovere eventuali materiali che potrebbero bloccare il flusso del fluido.

Perdite dal sedile 

• La sede è danneggiata. Sostituire la sede della valvola. 
• I materiali estranei hanno intasato la sede. Rimuovere i materiali estranei. 
• Eccesso di pressione del fluido. Utilizzare la valvola alla pressione raccomandata dal produttore della valvola a sfera forgiata.

Perdita attraverso la guarnizione del corpo 

• I bulloni che collegano il tubo e la valvola sono allentati. Serrare i bulloni e i dadi. 
• Il flusso del fluido è ad alta pressione. Assicurarsi che la valvola sia utilizzata alla pressione raccomandata dal produttore della valvola a sfera forgiata. 
• La guarnizione del corpo è danneggiata. Sostituire la guarnizione. 

La valvola è difficile da azionare 

• Materiali estranei bloccati sullo stelo. Aprire il coperchio della valvola e pulire i materiali estranei. 
• Sede difettosa. Sostituire la sede della valvola. 

Sintesi 

Le valvole a sfera forgiate sono valvole a sfera realizzate con il metodo della forgiatura. Questo metodo consiste nel modellare la valvola a partire da materiali metallici riscaldandoli a una temperatura specifica. Questo metodo consente di ottenere valvole ad alta resistenza, adatte a pressioni e temperature elevate. La valvola funziona ruotando il volantino per un quarto di giro. La rotazione del volantino in senso orario porta all'apertura della valvola e quindi al passaggio del fluido. La rotazione del volantino in senso antiorario chiude il flusso del fluido. 

I produttori di valvole a sfera forgiate hanno varietà di valvole che includono valvole a corpo singolo, valvole a sfera forgiate in due pezzi, valvole a sfera forgiate con ingresso dall'alto, valvole a sfera forgiate con ingresso laterale e valvole a sfera forgiate a tre vie. Le applicazioni di questa valvola comprendono, tra l'altro, l'approvvigionamento idrico municipale, la lavorazione chimica, gli alimenti e le bevande, l'irrigazione, i prodotti farmaceutici e le centrali elettriche. I vantaggi dell'utilizzo di questa valvola sono la rapidità di funzionamento, l'elevata resistenza, la versatilità delle dimensioni, la durata e l'ideale per varie applicazioni industriali.