Qual è il principio di funzionamento di una valvola di ritegno?

Cosa fa una valvola di ritegno

Una valvola di ritegno, chiamata anche valvola di non ritorno, è una valvola automatica che consente il flusso in una sola direzione. Non ha volantino, né attuatore né alimentazione esterna: il disco o l'aletta viene mosso dal mezzo stesso. Quando la direzione del flusso si inverte, la valvola si chiude e blocca il percorso inverso.

Lo scopo della valvola è la protezione piuttosto che il controllo. Impedisce al flusso inverso di drenare una linea, protegge pompe e compressori dalla rotazione inversa, impedisce alla pressione di fuoriuscire da un serbatoio attraverso una linea di uscita e impedisce la miscelazione di due flussi di processo che non devono incontrarsi.

Come si apre e si chiude il disco

Il principio di funzionamento è l'equilibrio tra le forze che agiscono sulla parte in movimento. Nella direzione in avanti il ​​fluido che scorre produce una pressione differenziale attraverso il disco che lo solleva dalla sede. In senso inverso lo stesso differenziale agisce sulla parte posteriore del disco e lo spinge saldamente sulla sede, dove la pressione della linea lo mantiene poi chiuso.

Apertura: il flusso in avanti genera una piccola differenza di pressione, e una volta superata la resistenza del peso del disco e dell'eventuale molla, il disco esce dalla sede e la valvola si apre completamente.

Completamente aperto: alla velocità del flusso di progetto il disco viene tenuto fuori dal percorso del flusso, quindi la perdita di pressione rimane bassa e il disco non sbatte contro la sede.

Chiusura: quando il flusso rallenta, si interrompe o si inverte, il disco ritorna in sede. L'assistenza primaverile accelera la chiusura laddove è necessaria una seduta rapida.

Sigillatura: le sedi metallo su metallo offrono una buona resistenza alla temperatura, mentre le sedi morbide offrono una chiusura più stretta a temperature più basse.

Da questo meccanismo discendono due conseguenze. La valvola necessita di una velocità di flusso minima per rimanere aperta, quindi una valvola di ritegno sovradimensionata potrebbe vibrare e usurarsi presto. Inoltre, la chiusura è guidata dall'inversione del flusso, quindi la velocità di chiusura dipende dalla velocità con cui si sviluppa il flusso inverso piuttosto che da qualsiasi impostazione dell'attuatore.

Tipi principali e loro principi di funzionamento

Le valvole di ritegno a battente sono la famiglia più utilizzata perché la perdita di pressione è bassa e la manutenzione è semplice, ma non sono adatte per linee che trasportano sedimenti pesanti, dove la cerniera e il disco possono essere sepolti e non riuscire a chiudersi. Le valvole di ritegno di sollevamento sono migliori dove il fluido è pulito e la pressione della linea è costante. I design a doppia piastra vengono scelti quando lo spazio di installazione è limitato, mentre i design assiali vengono utilizzati dove la perdita di pressione e il comportamento dinamico sono più importanti.

Standard e materiali

Le valvole di ritegno per tubazioni e servizi industriali vengono normalmente ordinate in base a specifiche riconosciute a livello internazionale. L'API 594 copre le valvole di ritegno wafer, aletta e a doppia flangia e definisce le dimensioni degli scartamenti, i test di pressione e la marcatura. L'API 6D copre le valvole delle condotte, comprese le valvole di ritegno, per i sistemi di trasporto delle condotte. La norma ISO 15761 riguarda le valvole a saracinesca, a globo e di ritegno in acciaio per dimensioni più piccole. I valori nominali di pressione e temperatura per le valvole flangiate in acciaio seguono ASME B16.34 e le procedure di prova della pressione seguono API 598.

I materiali del corpo sono selezionati per adattarsi alla linea: getti di acciaio al carbonio per servizi generali di petrolio, gas e acqua, acciaio inossidabile e acciaio inossidabile duplex per fluidi corrosivi e acciai legati o a bassa temperatura dove la temperatura operativa li richiede. I materiali del rivestimento, il tipo di sede e qualsiasi rivestimento duro vengono concordati tra acquirente e produttore perché determinano sia le prestazioni di tenuta che la durata di servizio.

Punti di installazione e selezione

Controllare la direzione del flusso rispetto alla freccia impressa o marcata sul corpo prima dell'installazione; una valvola invertita non sigillerà.

Le valvole di ritegno a battente devono normalmente essere installate in linee orizzontali con il perno della cerniera sopra la sede, mentre l'installazione verticale con flusso verso l'alto è accettabile laddove il progetto lo consente.

Le valvole di ritegno per sollevamento richiedono un flusso verso l'alto per l'installazione verticale e un orientamento specifico del corpo per l'installazione orizzontale.

Lasciare una distanza sufficiente tra lo scarico della pompa e la valvola di ritegno in modo che il profilo del flusso sia stabile quando il disco si muove.

Dimensioni per l'intervallo di velocità del flusso effettivo, non solo per la dimensione della linea, per evitare vibrazioni a flusso basso ed eccessiva perdita di pressione a flusso elevato.

Per il flusso verticale verso il basso o per operazioni di chiusura rapida, scegliere un design assiale o assistito da molla e rivedere il picco di pressione con l'ingegnere delle tubazioni.

Punti di ispezione e manutenzione

Poiché una valvola di ritegno è automatica, il suo guasto è spesso silenzioso finché non si verifica un evento di flusso inverso. I programmi di ispezione si concentrano quindi sull'evidenza di danni interni: rumore e vibrazioni durante il servizio, perdita di pressione crescente attraverso la valvola e pressione a valle che non viene mantenuta dopo l'arresto della pompa. Negli arresti, le facce della sede, il perno cerniera e la guida del disco sono le parti da esaminare, poiché sono queste le superfici che comandano la chiusura. Se il fluido è sporco, è necessario controllare contemporaneamente i filtri o i filtri a monte, poiché i detriti intrappolati nella sede sono una causa comune di perdite.

Domande frequenti

D: Come fa una valvola di ritegno a sapere quando chiudersi?
Non percepisce nulla. La chiusura è causata dal fluido stesso: quando la differenza di pressione si inverte, il fluido spinge nuovamente il disco sulla sede e la pressione di linea inversa lo mantiene chiuso.

D: Qual è la differenza tra una valvola di ritegno a battente e una valvola di ritegno a sollevamento?
Il tipo oscillante fa ruotare il disco su un perno cerniera, garantendo una bassa perdita di pressione e adattandosi a linee di grandi dimensioni. Il tipo a sollevamento muove assialmente il disco, che sigilla bene sotto una pressione elevata e costante ma è meno adatto per fluidi sporchi.

D: È possibile installare una valvola di ritegno verticalmente?
Sì, con flusso verso l'alto per la maggior parte dei modelli. Il flusso verticale verso il basso richiede una progettazione assistita da molla e deve essere confermato dal produttore.

D: Perché a volte la valvola di ritegno fa rumore?
Il rumore normalmente indica che il disco batte contro la sede perché la valvola è sovradimensionata o il flusso è inferiore alla velocità necessaria per mantenerla completamente aperta.

D: Una valvola di ritegno fornisce un'interruzione positiva?
Una valvola di ritegno con sede metallica non sostituisce una valvola di isolamento. Limita il riflusso ma normalmente non può garantire perdite zero, quindi l'isolamento deve essere fornito da una valvola di intercettazione dedicata.

D: A quale standard fare riferimento quando si ordinano le valvole di ritegno?
API 594 per valvole di ritegno wafer, aletta e a doppia flangia, API 6D per valvole per tubazioni e ASME B16.34 con API 598 per valori nominali di pressione e temperatura e test di pressione.