Le tubazioni industriali possono essere definite come delle vere e proprie “arterie” che si diramano negli impianti e alimentano i processi produttivi di importanza vitale per il corretto funzionamento dell’impianto.

In realtà con il termine “tubazione” non si intende solamente la via lungo la quale scorrono i fluidi, propriamente detta, ma anche l’insieme di più elementi meccanici, come giunti, raccordi, elementi di compensazione e valvole.

Talvolta è infatti necessario regolare o interrompere il flusso all’interno di una condotta, sia per ragioni produttive che di sicurezza: per questo esiste una grande varietà di valvole che può assolvere questa funzione.

L’impiego delle valvole nelle tubazioni

Uno dei parametri caratteristici di una tubazione è la portata, che dipende dalla differenza di pressione disponibile fra gli estremi della tubazione e dalla resistenza fornita dal circuito, il cui valore può essere modificato variando la pressione fra gli estremi (agendo sul numero di giri della pompa) o variando la resistenza del circuito mediante l’intervento di valvole.

Queste ultime sono componenti fondamentali all’interno di un impianto industriale e devono essere accuratamente selezionate.

Una valvola è un componente che consente la parzializzazione o l’intercettazione del flusso di un corpo in grado di fluire in una tubazione. Tale effetto è di solito ottenuto mediante lo spostamento di un otturatore all’interno di un corpo e più precisamente in prossimità o contro una sede, dovuto all’effetto di un azionamento.

Ne esistono di varie tipologie, a seconda della funzione e del tipo di applicazione richiesta. Durante la scelta di una valvola andranno ovviamente considerati diversi parametri, fra cui:

• la tipologia di applicazione (il tipo di fluido da regolare)
• la presenza di impurità o di particelle solide
• il tipo di regolazione (di tipo “on-off” oppure modulante)
• il controllo (manuale o automatico)

Una classificazione può essere fatta anche in base alla funzione all’interno della tubazione, come evidenzia lo schema sottostante. Come vedremo in seguito alcune delle valvole più diffuse sono le valvole a sfera, a membrana oppure a saracinesca.

Installazione di una valvola lungo una tubazione: indicazioni generali

L’inserimento di una valvola lungo una condotta può essere:

• con valvola a via diritta: l’attacco di monte e di valle sono allineati
• con valvola a squadra: quando i due attacchi sono tra loro perpendicolari
• con valvola a tre vie: quando la corrente in arrivo deve essere derivata secondo due direzioni diverse.

A seconda delle configurazioni dei circuiti è necessario tenere una certa distanza tra le varie apparecchiature ed altri elementi (come per esempio curve, pezzi speciali ecc.) ed esistono alcune regole empiriche che possono essere molto utili.

Nel caso, ad esempio, che la valvola venga posizionata a valle di un elemento “perturbatore” (Curve,Pezzi speciali Pompe,compressori ,altre valvole ecc.. ), la distanza da prevedere è di solito pari ad almeno 6 x DN (diametro nominale); se viceversa la valvola viene posizionata a monte dell’elemento perturbatore, la distanza può essere ridotta fino a 2 x DN .

Negli esempi che seguono sono riportate tutte condotte posizionate in orizzontale e con vista dall’alto, a titolo di esempio.

 

Una volta determinata la posizione è necessario provvedere all’attacco: in molti casi le estremità sono filettate e il tubo viene collegato direttamente alla valvola mediante accoppiamento filettato conico.

Altro metodo di collegamento si basa su estremità flangiate (a flange fisse o libere), realizzate secondo le principali normative di riferimento; in questo caso abbiamo una maggior facilità di manutenzione e sostituzione in caso di necessità.

Le valvole a sfera: utilizzo

Una tipologia molto diffusa di valvole sono le così dette valvole a sfera (ball valve), un componente presente in tutti gli impianti chimici, petrolchimici, nelle raffinerie, così come negli impianti di produzione di energia fino a quelli domestici, utilizzato per l’intercettazione o la deviazione o, più recentemente, la regolazione di fluidi.

L’organo di intercettazione/regolazione è una “sfera” lavorata con un foro di passaggio al proprio interno il quale, quando è allineato con l’asse della valvola, consente il passaggio del fluido.

La tenuta è solitamente realizzata a mezzo di due guarnizioni circolari leggermente più grandi del foro di passaggio opportunamente sagomate per garantire un perfetto contatto con la superficie della sfera e montate nel corpo valvola.

Sono dispositivi affidabili e che hanno una vita utile sufficientemente lunga per garantire il buon funzionamento di un impianto, grazie anche alla loro semplicità costruttiva che non è un limite, ma un pregio.

Solitamente, ma non sempre, vengono utilizzate per la loro funzione on/off; una valvola a sfera a passaggio pieno ha il vantaggio di presentare una perdita di carico piuttosto bassa, e comunque uguale a quella del tubo se la valvola è completamente aperta, il che rappresenta un vantaggio.

Il sistema di azionamento di una valvola a sfera automatica si definisce attuatore e trasforma il segnale del sistema di controllo nell’azione del comando della valvola, determinando l’apertura o chiusura dell’otturatore: i più diffusi sono pneumatici (a semplice o doppio effetto) o elettromagnetici o elettrici.

A seconda dell’applicazione alla quale sono destinate, le valvole dovranno essere realizzate con appositi materiali (PVC, PP e PVDF) per poter resistere anche ad agenti aggressivi contenuti nel fluido di movimentazione.

La termoregolazione di un impianto tramite valvola di regolazione

La funzione di questo tipo di valvola è assicurare all’uscita o all’ingresso di un macchinario una soglia di temperatura costante già prefissata. L’uso più frequente è quello per la regolazione della temperatura dell’acqua di raffreddamento o dell’olio lubrificante ai motori, riduttori, compressori etc.

 

1. Il sensore di temperatura comunica alla valvola la temperatura del fluido raffreddato.
2. La valvola conosce la temperatura (chiamiamola tiepida) a cui deve mantenere il fluido raffreddato
3. Arriva il fluido (caldo) da raffreddare e la valvola decide se tutta la portata deve essere mandata al refrigerante oppure se parte del liquido in entrata (caldo) deve essere mescolato con quello refrigerante in uscita (freddo) per ottenere il fluido tiepido.

Quando per qualsivoglia motivo viene a mancare l’alimentazione elettrica o quella pneumatica, vedi schema di dettaglio, automaticamente, solitamente con una molla, la valvola si posiziona in modo che tutto il flusso passi attraverso il refrigerante.

Il trattamento delle acque reflue: impiego delle valvole a sfera

Un’altra applicazione tipica sono gli impianti di trattamento acque reflue: come rappresentato dello schema sottostante, l’esigenza di un impianto di questo tipo di movimentare e regolare grandi volumi di liquido richiede obbligatoriamente l’impiego di valvole a sfera in vari punti dell’impianto, dalla gestione dei serbatoi all’impiego e al dosaggio di additivi o sostanze chimiche usate nel trattamento.