Guida completa ai diversi tipi di valvole

Che cos'è una valvola e come funziona?

In termini più semplici, una valvola è un dispositivo utilizzato per controllare il flusso di un mezzo - liquido, gas o solido - attraverso un sistema di tubazioni. Più comunemente, le valvole vengono utilizzate per arrestare e avviare il flusso del mezzo. Alcune valvole sono anche in grado di controllare la portata, queste sono comunemente denominate valvole di controllo.

Poiché le valvole sono utilizzate in modo diverso, sono disponibili in un'ampia gamma di varianti meccaniche. L'utilizzo della valvola appropriata in un dato scenario consente di eseguire l'applicazione in modo fluido e sicuro, raggiungendo l'obiettivo desiderato in modo più efficiente.

Sebbene vi siano molte classificazioni diverse, la maggior parte delle valvole rientra in tre categorie: Rotative, lineari e autoazionate.

• Rotante

Le valvole rotanti utilizzano un componente di chiusura rotante per bloccare il flusso all'interno di un sistema di tubazioni. La maggior parte delle volte, questa rotazione è limitata a 90 gradi, ed è per questo che le valvole rotanti sono comunemente indicate come valvole a quarto di giro. Questi tipi di valvole sono chiuse a 0 gradi e aperte a 90 gradi.

Alcune valvole rotanti possono funzionare con un maggiore grado di rotazione e comprendono più di due posizioni. Esempi comuni di tipi di valvole rotanti sono le valvole a farfalla, a tappo e a sfera.

• Lineare

Le valvole lineari utilizzano un limitatore di flusso, ad esempio un disco, una spranga o un diaframma, che si muove in linea retta per avviare, arrestare o regolare il flusso attraverso un sistema di tubazioni. Queste valvole possono essere separate in due tipi distinti: Stelo di sollevamento (multigirello) e assiale.

Le valvole lineari multigirature funzionano particolarmente bene nelle applicazioni di controllo e includono valvole a globo, valvole a saracinesca e valvole a spillo. Le valvole assiali, come le valvole coassiali e con sede ad angolo, sono ad azione rapida e vengono utilizzate principalmente in applicazioni di processo on/off.

Rispetto ad altre categorie di valvole, le valvole a movimento lineare tendono ad avere tempi di ciclo più lunghi rispetto alle valvole rotanti.

• Autoazionato

A differenza delle valvole lineari e rotative, le valvole autoazionate non richiedono un intervento diretto da parte dell'operatore. Al contrario, utilizzano la pressione all'interno della tubazione di processo per aprire o chiudere una valvola di controllo pressione. Questo tipo di valvola è comunemente utilizzato come valvola limitatrice di pressione e si apre solo una volta raggiunta la pressione massima consentita all'interno del sistema. Come risultato di questo meccanismo, le valvole autoazionate sono requisiti di sicurezza comuni in alcune applicazioni.

Le valvole autoazionate comuni includono valvole di sfiato, valvole di sicurezza, valvole di ritegno e scaricatori di condensa.

Tipi di valvole a quarto di giro

Poiché le valvole a quarto di giro consentono un'ampia gamma di movimenti con la rotazione di una maniglia, questi tipi di valvole sono comunemente utilizzati in applicazioni che danno priorità alla precisione di apertura/chiusura rapida e semplice.

• Valvole a sfera

Le valvole a sfera possono essere utilizzate nella maggior parte delle applicazioni in cui è necessario interrompere il flusso di un fluido. Infatti, sono la valvola di controllo di processo più diffusa. Queste valvole rotanti utilizzano sfere con apertura che ruotano nel flusso del tubo, lavorando per avviare o arrestare il flusso.

Poiché l'attacco della valvola può essere montato in modo preciso per adattarsi al diametro del tubo, le valvole a sfera offrono una perdita di testa ridotta. Le valvole a sfera possono essere più costose di altre opzioni di valvole rotanti, ma offrono una tenuta migliore rispetto a tipi come le valvole a farfalla.

• Valvole a farfalla

Le valvole a farfalla funzionano utilizzando un dispositivo di ostruzione a forma di disco montato al centro che scorre dentro e fuori dal flusso del sistema di tubazioni. Queste valvole a quarto di giro sono spesso utilizzate con tubi di dimensioni maggiori e in impianti di trattamento delle acque reflue, centrali elettriche e altri impianti di processo in cui sono richiesta la chiusura, la regolazione e l'isolamento.

I vantaggi dell'utilizzo delle valvole a farfalla includono costi inferiori e dimensioni ridotte. Tuttavia, questi tipi di valvole comuni sono più vulnerabili alle perdite e alle perdite di testa rispetto alle valvole a sfera e potrebbero non funzionare anche contro i flussi ad alta pressione.

• Tappare le valvole

Le valvole a tappo sono molto simili alle valvole a sfera per la loro struttura e funzione. Tuttavia, invece di utilizzare un dispositivo di ostruzione a forma di sfera, le valvole a tappo ostruiscono o consentono il flusso attraverso un cilindro conico che oscilla dentro o fuori il flusso. Esistono due tipi principali di valvole a tappo: Lubrificate e non lubrificate. Questo tipo di valvola rotativa viene frequentemente utilizzata per la chiusura e come valvola di controllo per le industrie di lavorazione chimica, gli impianti di lavorazione e gli impianti di trattamento delle acque reflue. Le valvole a tappo possono essere favorite per la loro mancanza di vuoti e cavità, e la loro capacità di essere regolate per le perdite che si sviluppano nel lungo termine. Di conseguenza, queste valvole vengono spesso utilizzate in situazioni di servizio estreme, ad esempio in ambienti corrosivi come raffinerie di petrolio e impianti chimici.

Tipi di valvole multigirante

Comunemente utilizzate nelle applicazioni di controllo del flusso, le valvole multigiraggio funzionano facendo girare una maniglia per spostare un elemento di ostruzione nel percorso del flusso. Ciò limita il flusso all'interno del sistema di tubazioni. Alcuni tipi di valvole multigirello consentono di rilasciare o bloccare il flusso a velocità variabili. Questi tipi di valvole sono comunemente indicati come valvole di controllo.

• Valvole a globo

Le valvole a globo funzionano utilizzando un disco a forma di globo per bloccare il flusso quando sono chiuse contro un orifizio di restrizione. Queste valvole multigitaggio sono comunemente utilizzate in applicazioni di accensione/spegnimento e di strozzatura. Le valvole a globo possono sigillare sia contro che con il flusso di fluido.

Le valvole a globo a due vie sono consigliate per la precisione, mentre le valvole a globo a 3 vie sono adatte per combinare i terreni da due porte di ingresso e inviare la miscela risultante attraverso una porta di uscita. Le valvole a globo sono utilizzate frequentemente negli impianti di trattamento delle acque reflue e nei servizi di lavorazione degli alimenti. Sebbene questo tipo di valvola sia disponibile in molte varianti, la più diffusa è la valvola di tipo Z.

• Valvole a saracinesca

Le valvole a saracinesca sono valvole multigiraggio comunemente utilizzate per bloccare i flussi di flusso e occasionalmente (e talvolta in modo inefficace) per la strozzatura. Questo tipo di valvola multigirante utilizza una barriera a piastra per bloccare un flusso.

Le valvole a saracinesca offrono perdite di testa inferiori quando sono aperte rispetto ad altri tipi di valvole. Sebbene il loro funzionamento sia paragonabile alle valvole a globo, le valvole a saracinesca offrono meno capacità di limitazione e regolazione del flusso.

• Valvole a spillo

Le valvole a spillo assomigliano molto alle valvole a globo, a parte diversi fattori chiave. Innanzitutto, sono più piccoli delle valvole a globo e consentono un controllo del flusso più preciso all'interno di sistemi più piccoli. Inoltre, sono costituiti da un ago conico, anziché da un tappo a disco, che si sposta all'interno e all'esterno di un orifizio per avviare e arrestare il flusso.

Le valvole a spillo offrono un modo preciso per modificare il flusso di fluido attraverso un sistema. Possono essere utilizzati per applicazioni on/on, ma potrebbero non essere l'opzione migliore in tali casi, poiché richiedono molte svolte per chiudere.

Tipi di valvole on/off

Come suggerisce il nome, le valvole on/off sono dispositivi ad azione rapida che consentono un flusso illimitato o bloccano completamente il flusso. Sebbene questi tipi di valvole non consentano una regolazione precisa del flusso, sono utili in varie applicazioni in cui la velocità è essenziale, ad esempio quando vengono utilizzate per situazioni che richiedono l'arresto di emergenza.

• Elettrovalvole

Le elettrovalvole utilizzano un dispositivo di ostruzione lineare per aprire o chiudere la valvola o reindirizzare il flusso da un'uscita all'altra. Questi tipi di valvole sono disponibili in diverse misure, da un millimetro a 100 millimetri. Inoltre, possono essere composti da vari materiali quali ghisa, acciaio inossidabile, alluminio, plastica e ottone.

Le elettrovalvole sono comunemente utilizzate nelle applicazioni di arresto di emergenza e nei sistemi ad alta pressione. Possono inoltre gestire un'ampia gamma di temperature, con alcuni modelli in grado di gestire temperature estreme da -418° F a 1472° F, rendendo le elettrovalvole una scelta popolare per i processi criogenici.

• Valvole coassiali

Una valvola coassiale è una valvola a 2 posizioni che può essere azionata pneumaticamente o elettricamente. Le valvole coassiali elettriche utilizzano una bobina elettromagnetica anziché una molla. Le valvole coassiali pneumatiche utilizzano la pressione dell'aria rispetto a una molla o la pressione dell'aria a doppio effetto (pressione dell'aria che proviene da entrambe le direzioni). Queste valvole utilizzano un dispositivo di ostruzione dell'inversore per aprire o chiudere e deviare il flusso verso l'uscita corretta.

Le valvole coassiali sono un buon sostituto delle valvole a sfera in molte applicazioni on/off. In realtà, sono un'alternativa più conveniente, più piccola, più leggera, più sicura e più veloce. Gli svantaggi delle valvole coassiali includono una minore portata e una limitata compatibilità dei fluidi.

• Valvole con sede angolare

A chiudere l'elenco dei diversi tipi di valvole e dei loro usi si trova la valvola con sede angolare, un altro tipo di valvola che può servire come sostituto di una valvola a sfera nelle applicazioni on/off. Le valvole angolari della sede utilizzano un attuatore pneumatico incorporato che può essere a doppio effetto o con ritorno a molla.

Questa valvola a 2 posizioni include un tappo di ostruzione che va nella valvola ad angolo per inserirsi nella sede angolata situata all'interno del percorso del flusso. Quando la valvola è aperta, il tappo viene ritratto quasi completamente fuori dal percorso del flusso, rendendo questo tipo di valvola la valvola ad azione rapida a flusso più elevato con la caduta di pressione più bassa.

Rispetto alle valvole a sfera, le valvole con sede angolare sono più veloci, meno costose e altrettanto durevoli. Lo svantaggio principale di una valvola con sede angolare quando confrontato ad una valvola a sfera è che le valvole con sede angolare non funzionano come bene con i mezzi che trasportano il particolato. A causa della loro natura lineare, una valvola con sede ad angolo è più incline a intrappolare oggetti contro la guarnizione durante la chiusura, il che può causare la mancata creazione di una tenuta ermetica e danneggiare i componenti della guarnizione morbida. Le valvole a sfera, d'altra parte, tendono a pulire via il particolato quando si chiudono, il che impedisce agli oggetti di rimanere impigliati tra la sfera e le guarnizioni morbide. Le valvole con sede angolare tendono inoltre ad essere più adatte per applicazioni con pressione di esercizio inferiore.

Come scegliere un tipo di valvola: Considerazioni sulla selezione dei tasti

Una volta che si dispone di una maniglia sui diversi tipi di valvole e sul loro utilizzo, è possibile determinare quale tipo di valvola è più adatto per la propria applicazione specifica. Quando si seleziona una valvola, considerare i seguenti fattori e domande prima di prendere una decisione:

1. Dimensioni della valvola: In che modo le diverse dimensioni influiscono sull'applicazione?
2. Valore nominale della pressione: Come funziona la valvola in presenza di diversi livelli di pressione?
3. Materiali: Di che cosa è costituita la valvola e come è importante per le diverse applicazioni?
4. Collegamenti delle porte: Quante e quali tipi di porte di ingresso e di uscita sono incluse?
5. Natura del supporto: Per quali tipi di supporto è possibile gestire la valvola o è progettato?
6. Azionamento: La valvola è autoazionata o richiede il funzionamento manuale?

Fattori aggiuntivi pertinenti all'applicazione prevista, tra cui:

1. Che temperatura è il supporto?
2. Con quale frequenza la valvola viene riaccensione?
3. Qual è la durata desiderata per la valvola?
4. Qual è il costo previsto per la valvola?

Domande frequenti sui diversi tipi di valvole

Perché è importante scegliere un certo tipo di valvola?

Diversi tipi di valvole si prestano in modo diverso in qualsiasi applicazione. Ciò può significare differenze sia nella funzionalità (velocità del ciclo, controllo della posizione, ecc.) che nella durata della valvola. Alcuni tipi di valvole possono essere del tutto inappropriati per determinate applicazioni.

Qual è la differenza tra valvole lineari e valvole rotanti?

Le valvole rotanti utilizzano un componente di chiusura rotante per bloccare il flusso all'interno di un sistema di tubazioni, mentre le valvole lineari funzionano aumentando o abbassando un otturatore, come un cancello, un globo o un diaframma. Le valvole rotanti richiedono tipicamente solo 90 gradi di rotazione per attivare o disattivare il ciclo, mentre le valvole lineari richiedono più rotazioni dell'albero per spostare il componente di chiusura.

Perché è necessario considerare una valvola on/off?

Le valvole on/off devono essere utilizzate in applicazioni in cui la funzione prevista della valvola è quella di arrestare o avviare il flusso del mezzo. Le valvole on/off non devono essere utilizzate per modulare la portata.

Perché dovrei prendere in considerazione una valvola di controllo?

Le valvole di controllo devono essere utilizzate in applicazioni in cui è richiesto un controllo più preciso della portata del fluido, sebbene non tutte le valvole di controllo siano consigliate per la regolazione.

È possibile utilizzare tutte le valvole lineari come valvole di controllo?

No; le valvole a saracinesca, ad esempio, non sono consigliate per le applicazioni di controllo e sono destinate ad essere completamente aperte o completamente chiuse.

Perché alcune valvole sono più costose di altre?

I costi sono influenzati da un'ampia varietà di fattori, tra cui materiali di costruzione, processi di produzione e complessità del progetto. Ci sono molte caratteristiche e opzioni diverse che possono influenzare anche i costi. Ad esempio, le valvole azionate saranno generalmente molto più costose delle valvole manuali.