monitoraggio

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DINAMICA E CONTROLLO DEI PROCESSI CHIMICI
Docente Prof. Michele Miccio
VALVOLE di PROCESSO Breve Presentazione
Basata sul lavoro dello studente Tepedino
Davide e-mail Tepedino_at_tiscali.it Matr.
285/000011
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Valvole (cenni)

• Le valvole sono strumenti che permettono,
  regolano o interdicono il passaggio di un fluido,
  da una parte allaltra di una sezione di
  impianto, sia esso civile o industriale.
• Esistono vari tipi di valvole, classificati a
  seconda della funzione, della forma e delle
  dimensioni, della posizione/accoppiamento.
• Le valvole qui analizzate hanno funzione di
• intercettazione (funzionamento ON-OFF)
• regolazione (del tipo a farfalla oppure di fondo
  a globo).
• Le prime, come suggerisce la dicitura
  anglosassone, hanno il compito di far passare o
  no un fluido in una sezione di tubazione o di
  impianto cui sono collegate.
• Le seconde, permettono invece la regolazione di
  un flusso. Alcuni tipo di valvola a farfalla
  prevedono anche un eventuale funzionamento del
  tipo ON-OFF.

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Valvola di intercettazione a maschio cilindrico
La valvola rappresentata in fig. 4 è una valvola
a maschio cilindrico. Generalmente per questo
tipo di valvole viene utilizzato un maschio
sferico (sfera cava), in questo caso sostituito
da quello cilindrico, in Teflon.
fig. 4
Il maschio presenta un foro, il cui asse sarà
allineato con lasse della tubazione, nel caso di
totale apertura della valvola. Anche la leva di
comando si troverà allineata con lasse della
tubazione. Lasse del foro e leva di comando
risulteranno invece ortogonali allasse della
tubazione e allasse del fluido nel caso di
totale chiusura.
Nella fig. 5 si può notare il maschio della
valvola in una posizione, volutamente,
intermedia. Ricordiamo che questo tipo di
valvole non è adatto allo scopo di regolazione,
appartenendo, come già detto in precedenza, alla
categoria ON-OFF.
fig. 5
4

• Il flusso infatti, in presenza di posizioni
  intermedie del maschio, fluirebbe in modo
  disordinato, turbolento, vorticoso, non regolare
  e senza quella dolcezza auspicata quando occorre
  ridurre una sezione di passaggio e quindi
  diminuire una portata.
• Questo tipo di valvole devono essere montate
  correttamente, in modo da far si che la punta
  della leva sia parallela e concorde con la
  direzione ed il verso davanzamento del fluido,
  in situazione di tutta apertura.
• Sempre dalla fig. 5 si può notare che gli
  elementi di giunzione sono del tipo flangiato,
  normalizzato, che prevede un numero di fori pari
  a 4 o suoi multipli.
• La valvola risulta inoltre dotata di un
  rivestimento o fodera (liner), costituito da uno
  strato di materiale plastico, (polimeri
  fluorurati, solitamente Teflon), che protegge la
  parte metallica interna della valvola e ne evita
  quindi il contatto con il fluido che
  lattraversa. In questo modo la valvola può
  essere attraversata da prodotti alimentari o
  corrosivi.
• Il disco sulla flangia, prolungamento del liner,
  serve ad assicurare la battuta sulla tubazione.
• Anche sulla valvola possiamo notare una targa
  con i dati identificativi della stessa, che sono
• Nome costruttore
• Nome valvola
• Materiale corpo
• Materiale liner e plug(rivestimento ed
  otturatore)
• Numero di serie

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Rubinetto
Un altro tipo di valvola di intercettazione a
maschio sferico è rappresentato dal rubinetto
(fig. 6). Il nome rubinetto indica che le
dimensioni nominali della valvola non superano
1, infatti quella analizzata è da ½.
fig. 6
Sono quindi valvole di piccole dimensioni
normalmente usate in laboratori o impianti che
erogano piccole portate di fluidi e svolgono
funzioni del tipo ON-OFF. Ai due estremi del
rubinetto sono presenti raccordi di tipo
filettato, per consentire la giunzione con il
resto dellimpianto. Sul corpo del rubinetto si
possono notare delle guide di tipo esagonale
servono, al montaggio dello stesso. Permettono
luso di una chiave, fissa o regolabile, al fine
di stringere il rubinetto alla tubazione ed
assicurarne così la tenuta. Di solito la
filettatura, prima del montaggio, viene rivestita
da un sottile strato di Teflon, che ne aumenta la
tenuta. Come nel caso precedente, la leva in
posizione ortogonale allasse della tubazione
significherà valvola chiusa, la leva allineata
allasse indicherà la totale apertura della
valvola. La funzione della leva è anche quella
di indicare il verso del flusso, funzione,
questa, che spetta alla punta della stessa.
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Valvola a farfalla
La valvola nella fig. 7 è del tipo a farfalla,
utilizzata per scopi di regolazione e non di
intercettazione in quanto non consente una
chiusura completa. Anche in questo caso,
lotturatore, rappresentato dal disco centrale,
la farfalla, ruota intorno ad un asse ortogonale
allasse principale del movimento del flusso e
della tubazione.
fig. 7
Come detto in precedenza, questo tipo di valvola
non svolge funzioni di intercettazione ma solo di
regolazione. Pur forzando la chiusura, rimarrà
sempre una sottile luce di passaggio tra la
valvola e la sede dellotturatore. Tutta aperta
la valvola offre la minima resistenza e la
massima sezione di passaggio al fluido. Muovendo
la leva di comando, dotata di una cremagliera e
di un fermo a molla per bloccare lapertura in
varie posizioni angolari, andiamo sempre più a
variare la sezione di passaggio, ostacolare o
agevolare il flusso ed ottenere quindi una
regolazione di portata. Questo tipo valvola è
ambidestra, ossia il flusso può essere alimentato
da entrambi i lati, perché lotturatore a
farfalla è perfettamente simmetrico.
7
Leva di comando con cremagliera e molla per il
bloccaggio in diverse posizioni angolari.
Fori per il passaggio dei perni di fissaggio.
fig. 8
Come si può notare dalla fig. 8 la valvola
risulta sprovvista sia di giunti filettati che di
flange, per cui deve essere montata con due
flange esterne, una destra ed una sinistra,
serrate tra di loro sulle facce della valvola
tramite perni passanti. Ciò implica una maggiore
leggerezza costruttiva della valvola e scarica
tutte le responsabilità della tenuta ai giunti
esterni su cui la valvola è montata.
Immagine tratta dal sito della InterApp
www.interapp.net
8
Valvola a farfalla con azionamento manuale del
tipo a volantino
Il tipo di valvola a farfalla in fig. 9 è da 8
ed è dotata di azionamento del tipo manuale a
volantino. Può supportare anche azionamenti
motorizzati. Prevede lingresso del fluido dalla
parte profilata (scura), che offre maggiore
idrodinamicità e quindi minore resistenza, pur
essendo la superficie di contatto
sufficientemente ruvida.
fig. 9
La fig. 10 mostra un tipo di lavorazione a
dischi concentrici simile a quella presente
sullaltra faccia dellotturatore a farfalla e
bordi lisci e lavorati in modo da consentire la
perfetta e completa chiusura della farfalla. Ad
impedire il trafilamento ce un o-ring (anello di
tenuta) in Teflon. I dati di targa di questa
valvola sono curati dallAPI
fig. 10
(American Petroleum Institute).
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Valvola a farfalla con azionamento a motore
Con la valvola rappresentata nella fig. 11
(diametro nominale di 4), concludiamo la
carrellata sulle valvole a farfalla. Come si
può notare la valvola in questione presenta
caratteristiche simili alle due descritte in
precedenza. Prima di tutto, come risulta
evidente lazionamento è demandato ad un motore,
non più ad un operatore ciò implica una maggiore
possibilità di impiego in un sistema di controllo
automatico.
fig. 11
Non presenta flange, ma solo fori per perni
passanti. In questo caso la valvola necessita di
flange esterne e si dice che prevede un montaggio
wafer, come un sandwich tra sezioni di piping
adiacenti. Lotturatore non è del tipo
simmetrico, ma, come nel caso precedente,
presenta una faccia con lavorazione del tipo a
dischi concentrici e laltra con profilo
idrodinamico. Permette la totale chiusura,
grazie alla lavorazione piana dei bordi della
farfalla. La tenuta è assicurata da un o-ring.
Immagine tratta dal sito della InteraApp
www.interapp.net
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Valvola di fondo con asservimento di tipo
pneumatico
La fig. 12 mostra una valvola classificata in
base alla posizione che occupa durante il suo
funzionamento. E una valvola a globo, destinata
al fondo di serbatoi, di reattori, ecc. Come si
può notare è servoassistita, con attuatore
pneumatico, a membrana di materiale
polimerico. Al centro della calotta in plastica
(fig. 13) si può intravedere il bordo della
membrana flessibile ed il bocchello per
limmissione dellaria compressa.
fig. 12
E possibile insufflare laria anche sotto la
membrana, spostando il bocchello nellaltro foro
(fig. 13) di cui è dotata la valvola. Lo
scarico del fluido avverrà attraverso il
bocchello centrale (fig.14), curvato di 90,
rispetto al piano di ingresso del fluido, senza
possibilità di perdite, grazie a particolari
tenute interne, che forzano il flusso in ununica
direzione.
fig.13
fig. 14
11
Allinterno della valvola, vincolata alla
membrana, vi è una molla di richiamo, che al
diminuire della pressione dellaria insufflata
riporta la membrana stessa e lo stelo
dellotturatore a cui essa è collegata in
posizione iniziale. Il funzionamento qualitativo
della valvola è illustrato dallanimazione di
fianco laria insufflata sotto la membrana,
comprimendo la molla di richiamo, spinge
lotturatore, che apre una luce di passaggio per
il fluido, dal serbatoio verso linterno della
valvola e quindi verso il resto dellimpianto.
Al diminuire della pressione dellaria, la molla
di richiamo provoca il ritorno dellotturatore e
della membrana elastica nella posizione di
quiete, chiudendo cosi la luce di passaggio per
il fluido.
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Note
La figura 10 mostra un otturatore a farfalla
simile, per caratteristiche costruttive,
lavorazione ed impiego, a quella della figura 9.
Rappresenta perciò la faccia non visibile
dellotturatore di figura 9, non disponendo di un
immagine specifica e particolareggiata della
stessa.