Valvole a farfalla sono dispositivi di controllo a quarto di giro rinomati per il loro design compatto, la leggerezza e la bassa caduta di pressione. Regolano il flusso del fluido utilizzando un disco (la “farfalla”) che ruota di 90 gradi attorno ad un asse centrale o sfalsato.
In base alla relazione tra disco, stelo e superficie di tenuta del corpo valvola, le valvole a farfalla vengono classificate principalmente in tre tipologie:
Io. Valvola a farfalla concentrica/offset zero
Design e principi
- Concentricità definita: In questo design semplice ed economico, i tre punti centrali: il asse dello stelo , il centro del disco , e il centro del gasdotto -sono tutti allineati sullo stesso asse.
- Meccanismo di tenuta: In genere utilizza a sedile resiliente (sede morbida) realizzata con materiale elastomerico (come EPDM o NBR) o rivestimento in PTFE. Il bordo del disco si strofina continuamente contro la sede morbida durante tutta la corsa di apertura e chiusura. La tenuta è ottenuta per compressione e deformazione elastica della sede morbida contro il disco.
Profilo dell'applicazione
- Pro: Costruzione semplice, costo più basso, chiusura a tenuta di bolle (Classe VI) in applicazioni a bassa pressione e bassa temperatura.
- Contro: Elevato attrito e usura sulla sede, che ne limitano l'uso in ambienti abrasivi o ad alto ciclo.
- Applicazioni tipiche: Trattamento dell'acqua, servizi di pubblica utilità, sistemi HVAC e applicazioni a bassa pressione che richiedono un semplice isolamento ON/OFF.
II. Valvola a farfalla a doppio offset (ad alte prestazioni)
Design e principi
Il design Double-Offset introduce due offset per migliorare le prestazioni e ridurre l'attrito rispetto al tipo con offset zero:
- Primo offset (offset dell'asse): Lo stelo è sfalsato rispetto al centro del foro del tubo/valvola.
- Secondo Offset (Offset piano): Lo stelo è sfalsato rispetto alla linea centrale della superficie di tenuta del disco.
- Meccanismo di tenuta: Questa geometria fa sì che il disco decollare il sedile immediatamente dopo l'apertura e agganciarlo solo durante gli ultimi gradi di chiusura. Questo riduce drasticamente l'attrito da sfregamento e l'usura della sede . Utilizzano sia sedi morbide (PTFE/RPTFE) che, comunemente, sedi metalliche.
Profilo dell'applicazione
- Pro: Coppia operativa e usura notevolmente ridotte, gestisce valori di pressione più elevati (ad esempio, ANSI Classe 150/300), eccellente per il servizio di strozzamento (modulazione).
- Applicazioni tipiche: Sistemi di lavorazione chimica, petrolio e gas, raffinazione e produzione di energia in cui sono coinvolte pressioni e temperature medio-alte e dove è richiesta una combinazione di intercettazione e controllo del flusso.
III. Valvola a farfalla a triplo offset (TOV)
Design e principi
La valvola a farfalla a triplo offset è il design più avanzato, che introduce un terzo offset geometrico per una tenuta superiore in condizioni di servizio critiche e severe:
- Primo spostamento (Uguale al doppio offset).
- Secondo spostamento (Uguale al doppio offset).
- Terzo offset (geometria di tenuta): La sede della valvola e la guarnizione del disco sono lavorate in un profilo conico eccentrico .
- Meccanismo di tenuta: Questo disegno geometrico garantisce che l'anello di tenuta del disco si incastri nella sede del corpo in modo a azione a camma senza attrito . Il disco fa solo contatto di linea con il sedile nel punto assoluto di chiusura.
- Materiale: I TOV presentano quasi esclusivamente a tenuta metallo-metallo (sigillo duro).
Profilo dell'applicazione
- Pro: Raggiunge il vero, bidirezionale zero perdite chiusura (a tenuta di bolle) con sedi metalliche, adatta per servizi ad alta temperatura e pressione estrema, intrinsecamente ignifuga (secondo gli standard API 607/6FA).
- Applicazioni tipiche: Vapore ad alta pressione, fluidi termici, servizi di idrocarburi, mezzi abrasivi e punti critici di isolamento in settori quali produzione di energia, prodotti petrolchimici, metallurgia e pasta di legno e carta . Spesso sostituiscono le valvole a saracinesca o a globo più ingombranti e costose.
Oltre il tipo: variazioni progettuali essenziali
Oltre ai tre tipi funzionali sopra indicati, le valvole a farfalla sono classificate anche in base allo stile di connessione del corpo e al metodo di funzionamento.
IV. Stili di connessione del corpo
La scelta dello stile di connessione influisce sull'installazione, sulla manutenzione e sulla possibilità di utilizzare la valvola all'estremità di una tubazione (servizio di fine linea).
| Stile di connessione | Descrizione | Funzionalità chiave e applicazione |
|---|---|---|
| Wafer | Un corpo sottile e compatto progettato per essere “inserito a sandwich” tra due flange di tubi utilizzando lunghi bulloni che attraversano l'intero gruppo flangia/valvola. | Costo più basso, peso più leggero. Non può essere utilizzato per servizio di fine linea senza flangia cieca in quanto il tubo da un lato deve rimanere sostenuto. |
| Stile aletta | Il corpo della valvola è dotato di fori per bulloni filettati (alette) attorno alla circonferenza, che consentono di imbullonarlo direttamente a ciascuna flangia del tubo separatamente. | Ideale per il servizio di fine linea. Consente di rimuovere il tubo da un lato senza disturbare il tubo dall'altro lato della valvola. Costo maggiore rispetto a Wafer. |
| Flangiato | Il corpo valvola ha le proprie flange integrali, simili ad una tradizionale valvola a saracinesca o a globo. | Il più pesante e il più costoso. Utilizzato per tubi di grandi dimensioni o in applicazioni che richiedono la massima resistenza e facilità di allineamento. |
V. Metodi di attuazione
Le valvole a farfalla sono valvole a quarto di giro (operazione a 90°) e possono essere azionate in vari modi:
| Metodo di attuazione | Principio | Idoneità e caratteristiche |
|---|---|---|
| Manuale | Gestito da a Leva (per valvole più piccole) o a Riduttore/volantino (per valvole più grandi o applicazioni a coppia elevata). | Semplice, economico, affidabile. Ideale per valvole che vengono azionate raramente o dove il tempo di chiusura rapido non è fondamentale. |
| Pneumatico | Utilizza aria compressa (solitamente da 60 a 125 PSI) per azionare un pistone o un meccanismo a pignone e cremagliera per ruotare lo stelo. | Operazione più veloce (spesso 1 secondo o meno), adatto per applicazioni a ciclo elevato e ON/OFF e intrinsecamente a prova di esplosione . Può essere configurato come "fail-safe" (ad esempio, ritorno a molla per aprire o chiudere in caso di perdita d'aria). |
| Elettrico | Utilizza un motore elettrico e un treno di ingranaggi per generare il movimento rotatorio. | Massima precisione per modulazione/throttling. Ideale per il controllo remoto, l'integrazione con sistemi DCS/PLC e applicazioni in cui non è disponibile l'alimentazione dell'aria. Funzionamento più lento rispetto al pneumatico. |
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