Un tecnico addetto alla manutenzione di un'officina chimica specializzata stava sostituendo le tenute meccaniche di una pompa dosatrice per la terza volta in sei mesi. La pompa gestiva acido cloridrico diluito e, ogni volta che si spegneva, la colonna di liquido nel montante verticale cadeva indietro e faceva girare la girante al contrario. Le tubazioni erano in UPVC, la pressione della linea era modesta e il vero difetto non era la pompa. La valvola di ritegno sulla linea di scarico era stata rimossa settimane prima perché continuava a gocciolare e nessuno l'aveva sostituita. Quando l'ingegnere si è seduto per ordinarne una nuova, la prima domanda sulla richiesta è stata semplice: quali sono i tre tipi principali di valvole di ritegno e quale appartiene a questa linea?
Questa domanda si presenta costantemente nella manutenzione industriale, nella progettazione di sistemi di tubazioni e nell’approvvigionamento di pezzi di ricambio. Non è una classificazione accademica. Il tipo di valvola di ritegno controlla quanta resistenza al flusso vedrà la linea, se la valvola può gestire mezzi sporchi o viscosi, se può essere installata in un montante verticale e se si chiuderà di colpo e creerà un aumento di pressione quando la pompa si ferma. In un sistema di tubazioni termoplastiche la decisione conta ancora di più, perché il corpo della valvola, le flange e il tubo stesso sono di plastica. Una valvola di ritegno non adattata può creare colpi d'ariete che rompono una flangia, allentano un giunto cementato con solvente o affaticano la connessione filettata di un flussometro.
Lo scopo di questo articolo è quello di dare una risposta pratica a questa domanda. Spiega i tre principali tipi di valvole di ritegno, li confronta in termini di caduta di pressione, orientamento, tendenza al colpo d'ariete e compatibilità con i fluidi, quindi passa alla selezione dei materiali, agli errori di installazione, alle applicazioni industriali e ai consigli sulle specifiche che l'ingegnere di un produttore utilizza effettivamente in officina.
Innanzitutto la conclusione: i tre tipi principali di valvole di ritegno sono la valvola di ritegno a battente, la valvola di ritegno a sfera e la valvola di ritegno a sollevamento. Questi tre gruppi sono definiti dall'elemento mobile che blocca il flusso inverso e ogni altro modello di valvola di ritegno è una variazione di uno di questi tre o un derivato per compiti speciali. Una valvola di ritegno wafer, ad esempio, è una variante a doppio disco ottimizzata per lunghezze di installazione brevi. Una valvola di fondo è una valvola di ritegno a sfera con filtro integrato per le linee di aspirazione della pompa. Una valvola di ritegno silenziosa aggiunge una molla e un disco guidato, che è un concetto di controllo del sollevamento. Comprendere questo raggruppamento è il percorso più breve verso una specifica corretta.
Tutte le valvole di ritegno funzionano automaticamente, senza attuatore, leva o fonte di alimentazione esterna. Il flusso diretto apre la valvola; il flusso inverso o la gravità lo chiudono. Ciò che distingue le tre tipologie principali è la geometria dell'elemento di chiusura e il percorso che il fluido deve compiere attraverso il corpo. Queste differenze producono differenze misurabili in termini di caduta di pressione, affidabilità, velocità di chiusura e orientamento accettabile.
Nella gamma di prodotti di un produttore di valvole termoplastiche, queste distinzioni si traducono direttamente in diversi modelli di corpo e stili di connessione. Le valvole di ritegno a clapet sono disponibili con attacchi flangiati o wafer e vengono scelte quando la linea è pulita e orizzontale. Le valvole di ritegno a sfera sono offerte con design flangiato e con raccordo vero e la versione con raccordo può essere estratta dalla linea senza disturbare le tubazioni. Le valvole di ritegno, sebbene meno comuni nei sistemi in plastica, compaiono ancora nelle linee termoplastiche ad alta pressione dove la priorità è la tenuta stagna. Le sezioni seguenti forniscono il principio di funzionamento, i punti di forza, i limiti e le applicazioni tipiche di ciascun tipo.
Un disco incernierato ruota aperto con flusso in avanti e cade indietro per gravità. Ideale per liquidi puliti in linee orizzontali o verticali.
Una sfera che si muove liberamente si solleva dalla sede e si riposiziona quando il flusso si inverte. Gestisce fluidi viscosi e solidi leggeri. Può essere installato vicino alle pompe.
Un disco o pistone guidato si muove direttamente contro la sede. Adatto per fluidi puliti e pressioni più elevate, con maggiore caduta di pressione.
Due semidischi caricati a molla si aprono e si chiudono tra due flange. Distanza faccia a faccia corta; peso ridotto; risponde rapidamente.
Se il fluido è pulito, il flusso è continuo e il tubo è orizzontale, la valvola di ritegno a clapet è solitamente il primo tipo da valutare. All'interno di una valvola di ritegno a battente, l'elemento di chiusura è un disco montato su una cerniera o un perno sul bordo superiore del percorso del flusso. Il flusso in avanti spinge il disco in apertura fino a farlo oscillare nella camera superiore del corpo. Quando il flusso rallenta, si ferma o tenta di invertirsi, la gravità riporta il disco sulla sede. Poiché il disco ruota anziché traslare, la valvola aperta lascia un percorso quasi rettilineo per il fluido, mantenendo bassa la resistenza al flusso.
Questo percorso di flusso rettilineo è il motivo principale per cui le valvole di ritegno a clapet sono specificate sulle linee di scarico delle pompe, sui collettori dell'acqua degli impianti e sulle linee di trasferimento di prodotti chimici dove l'efficienza energetica è importante. Nelle valvole termoplastiche realizzate in UPVC, CPVC, PPH o PVDF, il design a battente evita i passaggi tortuosi che favoriscono l'erosione e il rumore alle alte velocità. Il corpo è generalmente una costruzione in due parti con un coperchio che fornisce l'accesso per l'ispezione della sede e la sostituzione del disco senza rimuovere la valvola dalla linea.
Il compromesso è la velocità di chiusura. Un disco oscillante è pesante rispetto alla forza di chiusura disponibile e, se il flusso si interrompe bruscamente, il disco può sbattere contro la sede, creando un picco di pressione noto come colpo d'ariete. Lo stesso effetto si verifica quando una pompa scatta e la colonna del fluido si inverte rapidamente. Per questo motivo, le valvole di ritegno a clapet non sono consigliate su servizi di pompe a ciclo breve o su linee in cui il flusso si inverte improvvisamente. Laddove il colpo d'ariete rappresenta un problema, un punto di partenza migliore è un disco assistito da molla o una valvola di ritegno a sfera o wafer a chiusura più rapida.
L’orientamento è un altro limite pratico. Una valvola di ritegno a battente deve essere installata in un tubo orizzontale o in un tubo verticale con flusso verso l'alto. Nel flusso verticale verso il basso, il disco non può ricadere contro la sede perché la gravità lo tiene aperto. Nelle linee orizzontali la cerniera deve trovarsi in alto affinché il disco si chiuda in modo affidabile. Vale la pena controllare anche la pressione operativa minima: a velocità di flusso molto basse, un disco oscillante può rimanere sospeso parzialmente aperto e sbattere contro la sede, causando una rapida usura della superficie della sede. Se la linea corre spesso a bassa velocità, considera invece un tipo a sfera o con sollevamento.
I punti di manutenzione tipici per le valvole di ritegno a clapet includono lo scarico della pompa nel trasferimento dell'acqua, i skid di dosaggio dei prodotti chimici con liquidi puliti, i collettori dell'aria compressa e i circuiti dell'acqua di raffreddamento. Il materiale della sede, solitamente gomma sintetica o elastomero incollato all'interno del corpo in plastica, deve essere selezionato dopo aver controllato la temperatura del fluido e la compatibilità chimica, poiché il corpo e la sede sono sottoposti a condizioni di esposizione diverse.
Valvola di ritegno a battente with Low Flow Resistance and Easy Maintenance Questa valvola di ritegno a battente utilizza un disco a braccio che offre poca resistenza al flusso e consente la manutenzione rimuovendo solo il coperchio del cofano. È adatto ad applicazioni con liquidi puliti come lo scarico di pompe e il dosaggio di prodotti chimici, con opzioni di compatibilità chimica e di temperatura dipendenti dal materiale. Visualizza il prodotto → Quando il fluido è viscoso, contiene solidi in sospensione o la pompa si avvia e si arresta frequentemente, la valvola di ritegno a sfera è il modello più tollerante. Una valvola di ritegno a sfera utilizza una sfera sferica come elemento di chiusura. Nella posizione aperta, il flusso in avanti solleva la sfera lontano dalla sede e la gira attorno. Quando il flusso in avanti si interrompe, la sfera cade o viene spinta indietro nella sede, dove forma una tenuta circolare attorno al foro. Non vi è alcuna cerniera che possa incepparsi, nessun disco che sbatta e nessuna guida che possa essere bloccata da detriti. La sfera ritorna sempre nel punto più basso del corpo, che è anche la posizione in cui la tenuta è migliore.
Questo semplice meccanismo offre alla valvola di ritegno a sfera numerosi vantaggi pratici nelle tubazioni industriali in plastica. Innanzitutto, si chiude più velocemente di una valvola di ritegno a battente quando il flusso si inverte, riducendo così la gravità del colpo d'ariete in molte applicazioni di pompe. In secondo luogo, può gestire fluidi che trasportano solidi fini, perché la sfera si sposta completamente e non si basa su una cerniera di precisione. In terzo luogo, la linea di tenuta è circolare, il che rende la valvola meno sensibile alle piccole quantità di calcare o residui di polimero che si formano sulla sede.
Lo svantaggio principale è la caduta di pressione. In posizione aperta, la sfera occupa parte del percorso del flusso, quindi il fluido deve cambiare direzione attorno ad essa. Il coefficiente di flusso è inferiore a quello di una valvola di ritegno a battente, il che significa che una valvola di ritegno a sfera consumerà più prevalenza in una linea ad alta velocità. Sovradimensionare una valvola di ritegno a sfera è un errore comune: se la valvola è una o due dimensioni nominali più grandi del tubo, la sfera potrebbe galleggiare e vibrare a flusso basso, causando l'usura della sede. La valvola deve essere selezionata in base all'intervallo di velocità del flusso, non semplicemente alle dimensioni del tubo.
Per i sistemi termoplastici, le valvole di ritegno a sfera sono prodotte con corpo flangiato e con unione vera. La versione true-union è particolarmente utile nelle installazioni sensibili alla manutenzione perché il corpo può essere aperto e la sfera rimossa senza tagliare il tubo o disturbare le flange. La sfera stessa è spesso in plastica solida, come PPH o PVDF, e la sede è un elastomero selezionato per la compatibilità chimica. Nelle installazioni con fluidi molto aggressivi, il materiale della sfera deve corrispondere al materiale del tubo per evitare rigonfiamenti o attacchi superficiali.
Le applicazioni comuni per le valvole di ritegno a sfera includono il trasferimento di acido cloridrico, linee di dosaggio di sostanze caustiche, linee di liquame con basso carico di solidi, circolazione di bagni galvanici e qualsiasi scarico di pompe dove è necessaria una valvola di ritegno compatta e a chiusura rapida. La tipologia flangiata è adatta per linee che vengono smontate raramente; il tipo a bocchettone è ideale per valvole che necessitano di pulizia periodica.
Valvola di ritegno a sfera flangiata per fluidi corrosivi carichi di particelle Il design della sfera completamente sferica resiste al blocco causato dalle particelle sospese, mentre una sfera in PTFE opzionale migliora la tenuta e la resistenza alla corrosione. Ideale per linee di dosaggio e trasferimento che necessitano di una valvola di ritegno compatta e autopulente con attacchi flangiati per installazione permanente. Visualizza il prodotto → La valvola di ritegno a sollevamento è il terzo dei tre tipi principali e si guadagna il suo posto grazie alla qualità della tenuta piuttosto che all'efficienza del flusso. All'interno di una valvola di ritegno a sollevamento, l'elemento di chiusura è un disco o pistone che si muove verticalmente su e giù all'interno di una guida perpendicolare alla sede. Il flusso in avanti solleva il disco dalla sede; quando il flusso si interrompe o si inverte, il disco si abbassa e si inserisce saldamente. La forma del corpo interno è correlata al modello della valvola a globo e il disco è guidato in modo da ritornare ogni volta esattamente nella stessa posizione.
Poiché il disco è guidato, una valvola di ritegno crea una tenuta affidabile e ripetibile. Ciò lo rende utile per i gas, per i liquidi puliti a bassa viscosità e per i sistemi che funzionano a pressioni più elevate in cui le perdite oltre l'elemento di chiusura sarebbero pericolose o dispendiose. La sede può essere lavorata secondo uno standard di qualità più elevato rispetto alla sede di un disco oscillante, poiché il disco si avvicina alla sede lungo un asse fisso anziché lungo un arco.
Il compromesso è la caduta di pressione. Il fluido deve girare quando entra nella valvola, passare attorno al disco e girare di nuovo quando esce, il che è un percorso significativamente più tortuoso rispetto a una valvola a battente o a sfera. Nelle tubazioni lunghe, la perdita di carico accumulata da una valvola di ritegno può essere sufficiente a modificare il punto di lavoro della pompa. Lo stesso vincolo geometrico rende le valvole di ritegno a sollevamento inadatte anche a fluidi con corpi solidi in sospensione, che possono depositarsi nella guida ed eventualmente grippare il disco.
L'orientamento dipende dal design del corpo. Il modello orizzontale ha un disco che si muove verticalmente su un piano perpendicolare all'asse del tubo, quindi deve essere montato con il coperchio rivolto verso l'alto. Il modello verticale è costruito per linee verticali con flusso verso l'alto, dove il disco si solleva lungo l'asse del tubo. Alcune valvole di ritegno a sollevamento possono essere convertite tra modelli orizzontali e verticali modificando la disposizione dei sedili, ma nelle valvole in plastica il corpo viene solitamente fuso per un solo orientamento.
Per le tubazioni termoplastiche, le valvole di ritegno sono presenti principalmente nelle linee di strumenti ad alta pressione, nei sistemi di iniezione chimica di piccolo diametro e nei servizi con gas o vuoto dove una chiusura a tenuta di bolle è più importante di una bassa perdita di carico. Quando è necessaria una valvola compatta con una risposta rapida, è disponibile anche una valvola di ritegno silenziosa guidata da molla basata sul principio dell'ascensore; utilizza una molla per spingere il disco in chiusura, riducendo così il colpo d'ariete.
Una valvola di ritegno wafer rientra in questa discussione perché è l'alternativa compatta più comune ai tre tipi principali. A volte viene chiamata valvola di ritegno a doppia piastra o a doppio disco. Invece di un grande elemento di chiusura, la valvola di ritegno wafer utilizza due piastre semicircolari, o semidischi, montati su un perno di cerniera centrale che corre verticalmente attraverso il corpo della valvola. In assenza di flusso le piastre vengono tenute chiuse da molle di torsione. Il flusso in avanti li piega aperti contro le molle; quando il flusso si inverte, le molle e la pressione inversa fanno scattare le piastre in chiusura.
Il primo vantaggio di una valvola di ritegno wafer è la dimensione e il peso. Il corpo della valvola è essenzialmente un cilindro corto che si inserisce tra due flange del tubo ed è tenuto in posizione dai bulloni della flangia. La sua lunghezza da faccia a faccia è molto più corta di una valvola di ritegno a battente o a sfera dello stesso diametro e il suo peso è inferiore. Nei diametri di grandi dimensioni, ad esempio DN200 e superiori, ciò produce risparmi significativi sulle strutture di supporto e sulla manodopera di installazione, soprattutto nelle linee verticali dove le valvole pesanti sono difficili da maneggiare.
Il secondo vantaggio è la velocità di chiusura. Poiché le due piastre percorrono una breve distanza, la valvola di ritegno wafer risponde rapidamente al flusso inverso, riducendo così il colpo d'ariete. La forza della molla garantisce inoltre che le piastre inizino a chiudersi non appena la velocità del flusso in avanti diminuisce, anziché attendere l'azione della gravità. Ciò rende popolare il design wafer per lo scarico di pompe che funzionano frequentemente.
Il requisito principale dell'installazione è un centraggio accurato. La valvola deve essere posizionata concentricamente tra le due flange in modo che entrambe le piastre si aprano uniformemente e il perno della cerniera non sfreghi contro la guarnizione. Se la valvola è montata fuori centro, una piastra potrebbe bloccarsi nella posizione semiaperta oppure la guarnizione potrebbe danneggiarsi quando i bulloni della flangia vengono serrati. Nelle tubazioni in plastica, il corpo del wafer è comunemente stampato in UPVC, CPVC, PPH o PVDF, con una molla resistente alla corrosione. Le leghe a base di nichel vengono spesso utilizzate per molle e perni di cerniera in servizi chimici aggressivi.
Per applicazioni corrosive, la valvola di ritegno wafer deve essere scelta con la stessa cura riservata al materiale del corpo, perché la molla è la prima parte a cedere se il fluido la attacca. Un corpo in plastica con una molla in metallo è resistente alla corrosione tanto quanto la molla. Esistono modelli di molle interamente in plastica per diametri piccoli, ma per dimensioni maggiori il materiale della molla deve essere confermato rispetto alle specifiche del fluido.
Valvola di ritegno wafer con design compatto per tubazioni corrosive Con uno scartamento ridotto, questa valvola di ritegno wafer leggera semplifica l'installazione in spazi ristretti. Offerto in UPVC, CPVC e PPH, resiste alla corrosione; tuttavia, il materiale della molla deve essere verificato per i fluidi aggressivi e le flange PPH potrebbero necessitare di smussatura per un angolo di apertura più ampio. Visualizza il prodotto → Una valvola di fondo è la risposta pratica ad un problema molto specifico: mantenere piena di liquido la linea di aspirazione di una pompa. Quando una pompa si trova al di sopra del livello del liquido in un serbatoio o in un pozzo, la linea di aspirazione deve rimanere piena in modo che la pompa possa adescarsi all'avvio successivo. Se il liquido ritorna indietro quando la pompa si ferma, la pompa perde l'adescamento e funziona a secco, distruggendo le tenute meccaniche e le giranti.
Una valvola di fondo è fondamentalmente una valvola di ritegno a sfera con un filtro aggiuntivo all'ingresso. Viene installato nella parte inferiore della linea di aspirazione verticale, immerso nel liquido. Quando la pompa funziona, il liquido viene aspirato verso l'alto oltre la sfera, che si solleva dalla sede. Quando la pompa si ferma, la colonna di liquido sopra la valvola preme nuovamente la sfera sulla sede, sigillando la linea. Il filtro impedisce alle particelle e ai detriti più grandi di entrare nel tubo di aspirazione e raggiungere la pompa.
Le valvole di fondo sono disponibili nelle versioni flangiate e con bocchettone negli stessi materiali termoplastici delle altre valvole di ritegno. La versione con bocchettone semplifica la manutenzione del filtro, che è il punto di manutenzione più frequente: il filtro si intasa gradualmente con i detriti nell'acqua sporca e la caduta di pressione attraverso la valvola aumenta, causando cavitazione sulla pompa. La pulizia regolare del filtro è più importante di qualsiasi altra fase di manutenzione.
La configurazione della sede e della sfera è essenzialmente identica a quella di una valvola di ritegno a sfera, quindi la logica di selezione del materiale è la stessa. La molla, se presente, viene utilizzata solo per mantenere delicatamente la sfera in posizione durante i periodi di scarso flusso; la maggior parte delle valvole di fondo funzionano senza molle per evitare di limitare il flusso di aspirazione. Quando si dimensiona una valvola di fondo, la velocità attraverso la rete del filtro deve essere mantenuta bassa per evitare un'eccessiva caduta di pressione sul lato di aspirazione della pompa.
La tabella seguente mette a confronto le tre tipologie principali e le due varianti più comuni sui fattori che determinano una scelta pratica. Lo stesso confronto vale per le valvole metalliche e termoplastiche, sebbene i limiti di pressione e temperatura differiscano a seconda del materiale del corpo.
| Digitare | Elemento di chiusura | Orientamento tipico | Caduta di pressione | Tendenza al colpo d'ariete | Le migliori condizioni del fluido | Limitazione principale |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Controllo dell'oscillazione | Disco incernierato | Orizzontale o verticale verso l'alto | Basso | Medio (colpo del disco in caso di arresto improvviso) | Liquidi puliti e a bassa viscosità | Povero con media sporchi; necessita di spazio per lo spostamento del disco |
| Controllo della palla | Palla che si muove liberamente | Orizzontale o verticale verso l'alto | Medio | Basso to medium | Fluidi viscosi, solidi leggeri | Perdite di carico maggiori; la sfera potrebbe vibrare a flusso basso |
| Controllo dell'ascensore | Disco o pistone guidato | Orizzontale (cofano rivolto verso l'alto) o verticale verso l'alto | Alto | Basso if spring-assisted | Pulisci liquidi e gas a una pressione più elevata | Alto pressure drop; unsuitable for solids |
| Wafer/doppia piastra | Due piastre a molla | Qualsiasi, con flange su entrambi i lati | Basso to medium | Basso | Liquidi puliti o leggermente sporchi | Richiede un centraggio accurato tra le flange |
| Valvola di fondo | Sfera più filtro | Verticale, sommerso all'estremità della linea | Medio; rises as screen plugs | Basso | Linee di aspirazione delle pompe | Richiede la pulizia periodica del filtro |
Il grafico seguente illustra la caduta di pressione relativa di ciascuna famiglia alla stessa portata e dimensione del tubo. I valori sono stime normalizzate per dimensioni industriali tipiche.
Più basso è meglio. Stime basate su valori Cv tipici per valvole di ritegno termoplastiche con lo stesso diametro nominale.
Per uno sguardo più dettagliato alle caratteristiche operative del corpo di una valvola di ritegno e al design del suo percorso del flusso, l'articolo su come scegliere la migliore valvola di ritegno per il tuo fluido spiega l'effetto della distribuzione del flusso, dell'angolo della sede e della geometria del disco sulle prestazioni nel mondo reale.
Il processo di selezione corretto inizia dal fluido, quindi dal layout della tubazione, quindi dalla perdita di pressione accettabile e infine dalle conseguenze del guasto. Lavorare in questo ordine previene l'errore di specifica più comune, ovvero selezionare il modello del corpo valvola prima di considerare le condizioni di servizio.
Quando la selezione è ancora incerta, l’approccio migliore è confrontare la modalità di fallimento di ciascun candidato. Se si sceglie una valvola di ritegno a battente per un flusso pulsante, il probabile guasto sarà l'usura della sede. Se una valvola di ritegno di sollevamento è installata su una linea con particelle fini, la guida del disco si incepperà. Se una valvola di ritegno wafer è montata fuori centro, la piastra impedirà la chiusura completa. Scegliere il tipo opposto in ciascun caso solitamente evita il fallimento.
Le curve mostrano che la caduta di pressione aumenta con la velocità del flusso per tutti i tipi, ma la valvola di ritegno a sollevamento consuma più prevalenza e la valvola di ritegno a battente consuma meno alla stessa velocità.
Per un confronto strutturato delle opzioni disponibili e delle domande a cui un specificatore dovrebbe rispondere prima di ordinare, vedere quale tipo di valvola di ritegno è più adatta alla vostra applicazione specifica .
La scelta tra le tre tipologie principali rappresenta la metà delle specifiche. L'altra metà è il materiale del corpo e del sedile. Una valvola di ritegno a battente progettata per acqua pulita non sopravviverà a una linea di acido caldo se il corpo è del polimero sbagliato, mentre una valvola di ritegno a sfera con sede in gomma naturale si gonfierà rapidamente negli idrocarburi. Nei sistemi di tubazioni industriali in plastica, il materiale della valvola deve essere adeguato al fluido, alla temperatura e alla pressione esattamente allo stesso modo del tubo stesso.
Le valvole di ritegno termoplastiche sono prodotte con le stesse famiglie di resine dei sistemi di tubazioni che servono. Ciascun materiale ha un limite massimo di temperatura e un profilo di compatibilità chimica e la sede della valvola aggiunge un'ulteriore restrizione poiché gli elastomeri si ammorbidiscono, si gonfiano o si induriscono a seconda del fluido.
Il materiale del sedile merita la stessa attenzione della carrozzeria. La maggior parte delle valvole di ritegno termoplastiche utilizzano una sede in elastomero, come EPDM, FPM (FKM) o design con rivestimento in PTFE. L'EPDM resiste all'acqua calda, al vapore, agli alcali e a molti acidi. L'FPM resiste a oli, carburanti e sostanze chimiche aggressive a temperature più elevate. I rivestimenti in PTFE forniscono una resistenza chimica quasi universale, ma presentano un comportamento di scorrimento a freddo in condizioni di compressione prolungata. In una valvola di ritegno a sfera, anche il materiale della sfera è importante: non ci si può aspettare che una sfera solida in PVDF in un corpo in UPVC funzioni esattamente come una sfera solida in PPH, poiché la densità e la durezza superficiale influiscono sia sulla tenuta che sull'usura.
Per un produttore che fornisce sistemi completi di tubazioni termoplastiche, il vantaggio di abbinare la valvola di ritegno al materiale del tubo è la prevedibilità dei costi e un'unica fonte di responsabilità. Se il tubo è in CPVC, specificare una valvola di ritegno in CPVC con una sede in elastomero compatibile evita i disadattamenti galvanici e di dilatazione termica che possono verificarsi quando una valvola di ritegno in metallo viene inserita in una linea di plastica. In alcuni stabilimenti le valvole di ritegno in metallo vengono ancora utilizzate sulle tubazioni in plastica, ma la connessione filettata o flangiata, il peso e la differenza di corrosione tra corpo e tubo creano problemi di manutenzione a lungo termine.
Una valvola di ritegno che si guasta subito dopo l'installazione spesso non è un difetto di fabbricazione. Più frequentemente è il prodotto di un orientamento errato, di un dimensionamento inadeguato o di una preparazione inadeguata del tubo. Ciascuno dei tre tipi principali ha regole di installazione specifiche e i guasti sul campo più comuni risalgono a uno dei seguenti errori.
Nei sistemi termoplastici esiste un'ulteriore regola di installazione: le operazioni di solvente-cemento e saldatura devono essere completate prima del montaggio della valvola di ritegno, non dopo. I fumi del cemento solvente possono attaccare le sedi in elastomero e il calore derivante dalla saldatura per fusione può deformare la sede di una valvola adiacente. La valvola di ritegno dovrebbe essere l'ultimo componente installato in una nuova sezione della tubazione e dovrebbe essere gestita dal corpo in plastica anziché dalle flange per evitare carichi di flessione che distorcono la faccia della tenuta.
Ogni settore sviluppa una preferenza per uno o due tipi di valvole di ritegno e la preferenza si basa sulle condizioni del fluido, non sulle abitudini. Il seguente riepilogo abbina i servizi tipici con una famiglia di valvole consigliata e il ragionamento alla base.
Palla and swing checks dominate. Ball checks suit viscous reagents and slurries; swing checks handle clean acids and solvents with minimal head loss.
Altalena checks on clean water lines, ball checks on polymer dosing and sludge lines. Wafer checks are used in skids where space is limited.
Palla check valves are preferred because plating baths contain suspended hydroxide solids. CPVC bodies handle hot chrome and nickel solutions.
Le valvole di ritegno a sfera e a membrana in PVDF garantiscono superfici pulite e prive di fessure. I collegamenti di unione consentono lo smontaggio periodico per la pulizia.
Controlli per wafer e sfere in PVDF in linee di acidi ad elevata purezza. La bassa permeazione del PVDF protegge i sistemi di distribuzione di prodotti chimici ultrapuri.
Le valvole di fondo mantengono l'adescamento sulle aspirazioni della pompa centrifuga. I ritegni a sfera proteggono i punti di iniezione del fertilizzante dal riflusso nel serbatoio di dosaggio.
In ogni settore, il tipo di valvola è solo il primo strato. L'elastomero della sede, il tipo di connessione e il livello di pressione completano le specifiche. Una linea di placcatura che funziona a 75 gradi Celsius in un tubo CPVC dovrebbe utilizzare una valvola di ritegno a sfera CPVC con sede in FKM o EPDM, non una valvola UPVC con sede in nitrile, indipendentemente da quale dei tre tipi principali venga scelto.
I tre tipi principali sono valvole di ritegno a battente, valvole di ritegno a sfera e valvole di ritegno a sollevamento. Sono classificati in base al loro elemento di chiusura. Una valvola di ritegno a battente utilizza un disco incernierato, una valvola di ritegno a sfera utilizza una sfera sferica a movimento libero e una valvola di ritegno a sollevamento utilizza un disco o pistone guidato che si muove direttamente contro la sede. Le valvole di ritegno wafer e le valvole di fondo sono varianti comuni di queste famiglie piuttosto che categorie completamente separate.
La valvola di ritegno a battente ha la caduta di pressione più bassa perché il suo disco ruota completamente fuori dal percorso del flusso, lasciando un passaggio quasi rettilineo. In una valvola termoplastica, il design a battente è quindi preferito sullo scarico della pompa e su lunghe linee di trasferimento dove la perdita di carico si converte direttamente in costo energetico. La valvola di ritegno a sollevamento crea la caduta di pressione più elevata tra i tre tipi e la valvola di ritegno a sfera si trova tra di loro.
Una valvola di ritegno a sfera può essere installata in una linea verticale con flusso verso l'alto. In questa posizione, la gravità aiuta la sfera a ritornare nella sede quando la pompa si ferma. Una valvola di ritegno a sfera non deve essere utilizzata in una linea verticale con flusso verso il basso poiché la sfera può essere tenuta lontana dalla sede dal flusso verso il basso. Una valvola di fondo, ovvero una valvola di ritegno a sfera con filtro, è progettata specificamente per il fondo di una linea di aspirazione verticale.
Un disco oscillante è pesante e percorre un lungo arco. Quando il flusso in avanti si interrompe improvvisamente, la colonna del fluido inverte la direzione e sbatte il disco sulla sede ad alta velocità. Il contatto crea un picco di pressione che viaggia attraverso il tubo. Le soluzioni includono la selezione di una valvola di ritegno wafer o a sfera che si chiude più velocemente, l'aggiunta di una molla per assistere il disco oscillante o il rallentamento della velocità del flusso. Nelle tubazioni termoplastiche, il colpo d'ariete è particolarmente dannoso perché le flange in plastica e i giunti cementati con solvente sono meno resistenti dell'acciaio saldato.
Una valvola di ritegno è una singola valvola automatica che arresta il flusso inverso in una direzione. Un disconnettore è un gruppo contenente due valvole di ritegno e una porta di prova in un'unica unità, utilizzato quando il collegamento incrociato dell'acqua potabile e del fluido di processo contaminato deve essere fisicamente separato. I dispositivi antiriflusso sono richiesti dalle normative sull'acqua; Una valvola di ritegno da sola normalmente non è accettata come sostituto di un dispositivo antiriflusso sui collegamenti dell'acqua potabile. I due termini vengono spesso confusi nella manutenzione degli impianti.
Per i fluidi corrosivi, una valvola di ritegno termoplastica è spesso più affidabile di una metallica perché il corpo non può arrugginirsi o incrostarsi. Le parti attive, però, sono diverse: la sfera o il disco in plastica è più leggero, e la sede è elastomerica, quindi è necessario rispettare la temperatura e la compatibilità chimica. Se la valvola è adattata correttamente alla temperatura del fluido, le valvole di ritegno in plastica garantiscono una lunga durata con un peso e un costo inferiori. I guasti prematuri più comuni derivano dalla scelta di una sede in elastomero incompatibile con il fluido o da colpi d'ariete che superano la pressione nominale del corpo in plastica.
Una connessione flangiata è l'opzione più resistente e rigida, adatta a grandi diametri e carichi di flessione elevati. Una connessione true-union consente di aprire o rimuovere la valvola dalla linea allentando i dadi di raccordo, senza smontare i raccordi dei tubi adiacenti. Per le valvole di ritegno a sfera in tubazioni in plastica, il tipo true-union è la scelta migliore per la manutenzione perché la sfera e la sede possono essere ispezionate sul posto. Le connessioni flangiate sono preferite per le valvole di ritegno wafer perché il corpo del wafer stesso è inserito tra due flange.
La strada più breve per ottenere specifiche affidabili per le valvole di ritegno è nominare prima la famiglia. Se il fluido è pulito e la linea orizzontale con flusso stabile, specificare una valvola di ritegno a battente. Se il fluido è viscoso, trasporta particelle o la pompa si avvia e si arresta spesso, specificare una valvola di ritegno a sfera. Se il servizio è ad alta pressione, pulito e richiede una tenuta ermetica, specificare una valvola di ritegno di sollevamento. Se lo spazio di installazione è ristretto o la valvola deve funzionare con qualsiasi orientamento, utilizzare una valvola di ritegno wafer. E se la valvola si trova sul fondo della linea di aspirazione della pompa, utilizzare una valvola di fondo.
Dopo aver selezionato la famiglia, verificare i quattro dettagli che determinano se la valvola sopravviverà al primo anno di servizio: il materiale del corpo rispetto al fluido e alla temperatura, l'elastomero della sede rispetto agli attacchi chimici, la pressione nominale rispetto al picco di pressione massimo compreso il colpo d'ariete e il tipo di connessione rispetto al piano di manutenzione. Nei sistemi termoplastici, questi quattro dettagli rappresentano quasi tutti i guasti prematuri delle valvole di ritegno osservati sul campo.
Per gli ingegneri che gestiscono impianti con fluidi chimici aggressivi, una valvola di ritegno termoplastica di un produttore con una propria gamma di valvole e tubazioni offre un vantaggio: la valvola, il tubo e i raccordi provengono dallo stesso sistema di materiali, quindi l'espansione termica, la resistenza chimica e i valori di pressione sono coerenti su tutta la linea. I tre tipi principali di valvole di ritegno esistono tutti all'interno di quel sistema e la scelta corretta è quella il cui meccanismo corrisponde al fluido e al profilo di flusso, non quello che sembra più familiare.
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