Risposta breve: scegliete una valvola a sfera quando avete bisogno di una chiusura rapida con un quarto di giro e di una tenuta a prova di bolle su condotte di piccole e medie dimensioni; scegliete una valvola a saracinesca per l’isolamento di condotte di grande diametro che vengono azionate raramente, dove una chiusura lenta previene il colpo d’ariete e dove è importante un costo per pollice più basso. Decidete in base all’impiego, non al prezzo: le due valvole non svolgono la stessa funzione.
Perché questo confronto finisce sulla mia scrivania ogni settimana
Prodo e vendo valvole in acciaio inossidabile dal 1999, ovvero da 27 anni osservo ingegneri, idraulici e responsabili degli acquisti che fissano due valvole e pongono la stessa domanda: “Entrambe interrompono il flusso, quindi perché una costa tre volte l’altra?” La risposta sincera è che in realtà non svolgono la stessa funzione. È solo che da lontano sembrano fare la stessa cosa.
La domanda sul confronto tra valvola a sfera e valvola a saracinesca è quella che mi viene posta più spesso, ed è anche quella in cui le persone perdono più soldi quando si affidano a supposizioni. Se si sceglie una valvola a saracinesca in un punto in cui è necessaria una chiusura rapida, l’operatore finirà per girare il volantino di quaranta giri mentre la conduttura si allaga. Se invece si sceglie una valvola a sfera su una grande conduttura idrica che rimane aperta tutto il giorno, si usura una sede che non è mai stata progettata per tale impiego. Entrambi gli errori sono costosi ed entrambi sono evitabili.
Ecco quindi la guida che vorrei poter consegnare a ogni cliente prima che effettui un ordine. Vi illustrerò come funziona ogni valvola, in quali situazioni dà il meglio di sé, in quali invece fallisce in modo impercettibile, e quali sono i criteri decisionali che utilizzo personalmente in officina. Vi dirò anche quando tralascierei entrambe queste valvole per optare per qualcosa di completamente diverso, perché pensare che una valvola vada bene per ogni tubo è il modo migliore per ritrovarsi con una richiesta di intervento in garanzia. Per un quadro più ampio del nostro catalogo completo, potete anche leggere il nostro guida completa alle valvole industriali in acciaio inossidabile, ma questo articolo si limita volutamente a un ambito ristretto.
Una cosa prima di addentrarci nell’argomento. Scriverò questo articolo come se lo spiegassi a qualcuno che si trova nel mio showroom, non come farebbe un libro di testo. Ciò significa che vi darò la mia opinione e poi vi spiegherò esattamente perché la sostengo, così potrete non essere d’accordo con il ragionamento se la vostra situazione è diversa. Non esiste un’unica valvola “giusta”, ma solo una valvola adatta a un’applicazione specifica, e lo scopo principale di questo articolo è insegnarvi a porvi le domande giuste per trasformare un vago “quale è la migliore” in una risposta chiara per la vostra linea. Alla fine dovreste essere in grado di prendere la decisione da soli, il che, onestamente, rende più facile anche il mio lavoro, perché un cliente informato ordina la valvola giusta fin da subito.
Cosa fa effettivamente una valvola a sfera
Una valvola a sfera è, in sostanza, una sfera metallica con un foro che la attraversa completamente, posizionata tra due sedi. Ruotando la sfera di un quarto di giro, il foro si allinea con il tubo, consentendo al fluido di passare direttamente. Ruotandola nella direzione opposta, il lato solido della sfera si oppone al flusso, sigillandolo. È proprio questo il segreto. C’è un’eleganza in questo meccanismo che apprezzo ancora dopo tutti questi anni, perché durante il funzionamento quasi nessun elemento interno deve scorrere contro la superficie di tenuta.
È proprio grazie a questa semplicità che le valvole a sfera hanno conquistato gran parte del mercato che un tempo apparteneva ad altri modelli. Si aprono e si chiudono rapidamente, garantiscono una tenuta ermetica e non presentano molte parti soggette a guasti. Le Storia generale della valvola a sfera va di pari passo con la diffusione di sedi in PTFE affidabili a metà del XX secolo, poiché è proprio una sede morbida e chimicamente stabile a rendere possibile una tenuta a prova di bolle.
Il vantaggio del quarto di giro
L’azione a 90 gradi è la caratteristica principale. Un operatore può passare da completamente aperta a completamente chiusa nel tempo necessario a muovere il polso, e basta uno sguardo alla maniglia per capire lo stato della valvola senza bisogno di indovinare: la maniglia allineata al tubo significa aperta, la maniglia trasversale al tubo significa chiusa. In caso di emergenza, quella rapidità conta più di quasi ogni altra cosa. Se una tubazione scoppia, voglio una valvola che qualcuno possa chiudere di scatto in un secondo, non una che si debba avvitare mentre il pavimento si riempie di prodotto.
Il rovescio della medaglia dell’azione rapida è il colpo d’ariete. Chiudere troppo rapidamente una valvola a sfera su una linea di liquido in rapido movimento può provocare un picco di pressione che si propaga a ritroso nell’impianto, causando urti violenti sui raccordi e sui manometri. Sulle linee di grandi dimensioni consiglio di chiudere la valvola con calma oppure di aggiungere un attuatore a ingranaggi per rallentare il movimento: questo è uno dei motivi per cui il nostro comandi a volantino e a ingranaggi sono disponibili come componenti aggiuntivi.
Dove il sedile è a tenuta stagna e dove invece non lo è
Quasi tutte le perdite nelle valvole a sfera che ho diagnosticato sono da ricondurre alla sede, non alla sfera. Le sedi in PTFE garantiscono una chiusura perfettamente ermetica, ma il PTFE ha i suoi limiti: subisce lo scorrimento a freddo se sottoposto a temperature elevate prolungate e non gradisce rimanere in posizione semiaperta in una tubazione sporca, dove le particelle possono incidere una scanalatura sulla superficie della sede. Quando un cliente mi dice che la sua valvola “ha iniziato a perdere dopo un anno”, nove volte su dieci è stata utilizzata per la regolazione del flusso. Ho dedicato un intero articolo a questo argomento nella nostra guida su Perché una valvola a sfera perde e come ripararla.
La lezione che ripeto continuamente: una valvola a sfera è un dispositivo di apertura/chiusura. Trattatela come tale e durerà più a lungo del tubo stesso. Trattatela come una valvola di regolazione e vi ritroverete a dover acquistare una sede di ricambio a cadenza regolare.
Porta completa contro porta ridotta
Un dettaglio che spesso sfugge agli acquirenti è il diametro interno. Una valvola a sfera a passaggio totale ha un diametro interno pari a quello del tubo, quindi il flusso passa senza quasi alcuna restrizione. Una valvola a passaggio ridotto ha un diametro interno più piccolo: è più economica e compatta, ma comporta una leggera caduta di pressione. Per la maggior parte delle condutture dell’acqua e dell’aria la differenza è puramente teorica, ma per i fluidi viscosi, la pulizia con pig o qualsiasi conduttura in cui la perdita di carico è un fattore critico, consiglio ai clienti di optare per una valvola a sfera a due pezzi a passaggio totale. Se lo spazio e il budget sono limitati e il fluido è pulito, l’uso di una porta ridotta rappresenta un compromesso perfettamente ragionevole.
Cosa fa effettivamente una valvola a saracinesca
Una valvola a saracinesca funziona secondo un principio completamente diverso. Anziché ruotare una sfera, si solleva e si abbassa una saracinesca piatta o a cuneo lungo il percorso del flusso, come una ghigliottina che scivola in una fessura. Ruotando il volantino, uno stelo filettato spinge la saracinesca verso il basso fino a quando non si appoggia contro il corpo della valvola, sigillando la linea. Ruotandolo nella direzione opposta, la saracinesca si ritira completamente dal percorso del flusso.
Quando la saracinesca è completamente sollevata, il passaggio è completamente libero e corrisponde sostanzialmente al diametro totale del tubo, con il flusso che scorre direttamente attraverso un passaggio senza ostacoli. Questo è il “superpotere” silenzioso della valvola a saracinesca: quando è completamente aperta, non disturba quasi per nulla il fluido. Il design classico della valvola a saracinesca è stato un vero e proprio cavallo di battaglia nella distribuzione dell'acqua e nei servizi a vapore per ben oltre un secolo proprio grazie a quella canna pulita e a bassa resistenza. Se volete vedere la versione che produciamo, è la nostra valvola a saracinesca con filettatura manuale.
Il tema ascendente e quello non ascendente
Le valvole a saracinesca sono disponibili in due tipi di stelo, e la differenza è di natura pratica, non estetica. In una valvola a stelo ascendente, lo stelo si solleva visibilmente man mano che si apre la saracinesca, consentendo di vedere a colpo d’occhio il grado di apertura e di capire che è necessario uno spazio libero verticale sopra di essa. In una valvola a stelo non ascendente, lo stelo ruota sul posto e la saracinesca sale internamente lungo la filettatura; ciò consente di risparmiare spazio in altezza, ma impedisce di vedere la posizione della valvola.
Indico agli acquirenti di optare per gli steli a sbalzo ogni volta che lo spazio lo consente, perché poter vedere con i propri occhi la posizione della valvola previene un’intera categoria di errori da parte dell’operatore. In una fossa angusta o in un’installazione interrata dove non c’è spazio in alto, lo stelo non a sbalzo trova la sua ragion d’essere. Si tratta di un vero e proprio compromesso ingegneristico, non di una scelta di marketing.
Perché le valvole a saracinesca non amano la regolazione del flusso
Ecco il punto su cui molti si sbagliano. Una valvola a saracinesca tenuta semiaperta sembra che dovrebbe regolare bene il flusso, ma non è così. Con la saracinesca a metà corsa, il fluido sfreccia attraverso lo spazio libero ad alta velocità e si schianta contro la superficie a valle della saracinesca, che vibra, si erode e produce un rumore metallico. Nel tempo ciò causa l’usura delle superfici di tenuta, tanto che la valvola non riesce più a garantire la tenuta anche quando è completamente chiusa. I produttori e gli enti di normazione sono categorici al riguardo: una valvola a saracinesca è progettata per essere o completamente aperta o completamente chiusa, punto e basta. Se occorre regolare la portata, è necessario utilizzare una valvola a globo o una valvola di controllo, non una valvola a saracinesca.
Come sono costruite queste due valvole
Prima di poterle confrontare in modo equo, è utile sapere cosa c’è effettivamente all’interno di ciascuna, perché è proprio dalla struttura interna che derivano il prezzo, la facilità di manutenzione e l’affidabilità. Due valvole con valori nominali di pressione identici indicati sulla confezione possono comportarsi in modo completamente diverso nella vostra linea, a seconda di quanti pezzi è suddiviso il corpo, di come sono fissate le sedi e di come le estremità si collegano al tubo. Ho visto acquirenti fissarsi sul valore nominale indicato e ignorare la struttura, per poi chiedersi perché la valvola più economica che hanno comprato non possa essere riparata. Permettetemi quindi di aprire entrambe le valvole.
Carrozzerie a uno, due e tre pezzi
Le valvole a sfera sono disponibili con corpo a uno, due o tre pezzi, e il numero indica una realtà concreta. Un corpo a un pezzo è saldato o pressato, il che lo rende economico, compatto e molto resistente alle perdite, ma non può essere aperto per la manutenzione; pertanto, quando la sede si usura definitivamente, è necessario sostituire l’intera valvola. Un corpo a due pezzi si divide in due metà, offrendo un buon equilibrio tra costo e possibilità di ispezionare le sedi. Un corpo a tre pezzi si smonta in tre parti, in modo che la sezione centrale, con la sfera e le sedi, possa essere rimossa, pulita e riposizionata senza intervenire sulle estremità del tubo. Gli impianti di lavorazione e quelli igienici pagano il sovrapprezzo per i modelli a tre pezzi proprio perché la manutenzione in linea consente di risparmiare enormi tempi di fermo. Le valvole a saracinesca non si smontano in questo modo; la loro facilità di manutenzione deriva invece dai coperchi rimovibili e dalle guarnizioni sostituibili.
Estremità filettate, saldate e flangiate
Il modo in cui una valvola si collega al tubo è importante tanto quanto la valvola stessa. Le estremità filettate (NPT, PT o simili) sono veloci da installare su tubazioni di piccole dimensioni e facili da sostituire, motivo per cui sono molto diffuse nell’idraulica e nell’industria leggera. Le estremità saldate, sia a manicotto che di testa, garantiscono un giunto permanente e a tenuta stagna, adatto a condotte ad alta pressione e ad alta temperatura in cui un giunto filettato potrebbe presentare perdite, con l’unico svantaggio di dover tagliare la valvola per sostituirla. Le estremità flangiate si fissano con bulloni alle flange di accoppiamento e rappresentano lo standard per le condutture industriali di grandi dimensioni, poiché consentono di gestire diametri elevati e permettono di rimuovere la valvola senza tagliare il tubo. Scegliete il tipo di raccordo in base alla frequenza con cui prevedete di effettuare la manutenzione della conduttura, non solo in base a quale sia oggi l’opzione più economica.
Sedili, steli e finiture
Sono i piccoli componenti a determinare le caratteristiche della valvola. Nelle valvole a sfera, il materiale della sede è solitamente PTFE o PTFE rinforzato, ed è proprio quella sede morbida a garantire la tenuta a bolla e a stabilire il limite di temperatura. Nelle valvole a saracinesca, il gruppo di tenuta è costituito dalla saracinesca, dalle sedi nel corpo e dallo stelo che le aziona; il fatto che la saracinesca sia a cuneo pieno, a cuneo flessibile o di tipo diviso modifica il grado di tolleranza dell’appoggio. La guarnizione dello stelo, in entrambi i tipi di valvola, è un componente soggetto a usura che richiede un’attenzione periodica. Nulla di tutto ciò risulta evidente in una specifica tecnica sintetica, ma è proprio questo che distingue una valvola che dura vent’anni da una che inizia a perdere dopo diciotto mesi.
Valvola a sfera contro valvola a saracinesca: il confronto diretto che conta davvero
Ora arriviamo al confronto che tutti stavano davvero aspettando. Quando valuto la scelta tra valvola a sfera e valvola a saracinesca per un cliente, prendo in considerazione cinque fattori, più o meno in questo ordine: la velocità di azionamento richiesta, la caduta di pressione tollerabile, il grado di tenuta richiesto, lo spazio e il peso a disposizione e il budget. Quasi tutte le schede tecniche che esamino possono essere risolte sulla base di queste cinque domande. Ecco come si confrontano le due valvole in base ai fattori che determinano le applicazioni concrete.
| Fattore | Valvola a sfera | Valvola a saracinesca |
|---|---|---|
| Funzionamento | Un quarto di giro (90°), 1–2 secondi | Volantino multigiro, lento |
| Uso ottimale | Accensione/spegnimento rapido, cicli frequenti | Accensione/spegnimento sporadico, isolamento |
| Tenuta dello spunto | A tenuta stagna con sede in PTFE | In buone condizioni quando è nuovo, si deteriora col tempo |
| Limitazione della velocità | Povero (indossa il seggiolino) | Molto scarso (corrode la porta) |
| Caduta di pressione (completamente aperto) | Quasi zero con porta completamente aperta | Quasi zero |
| Indicazione della posizione | È evidente dalla maniglia | Ha bisogno di un gambo più lungo per vedere |
| Ingombro / peso | Compatto, leggero | Alto, più pesante nelle taglie grandi |
| Costo relativo (calibro ridotto) | Inferiore | Simile o superiore |
| Costo relativo (calibro grande) | Salita ripida | Più economico |
| Durata di vita tipica in servizio e fuori servizio | Molto lungo, con poche parti mobili | Lunga, ma con segni di usura sul gambo e sulla sella |
Velocità e coppia
Questa è la categoria in cui le differenze sono più marcate. Una valvola a sfera si chiude con un quarto di giro; una valvola a saracinesca di grandi dimensioni può richiedere decine di giri del volantino. Per qualsiasi applicazione che richieda cicli frequenti, o per qualsiasi situazione in cui un operatore debba chiudere rapidamente, la valvola a sfera prevale in modo così netto che la discussione di solito si conclude qui. L’unica avvertenza riguarda la coppia: le valvole a sfera di grandi dimensioni richiedono una forza notevole o un attuatore a ingranaggi per staccare la sfera dalla sede, mentre una valvola a saracinesca distribuisce lo sforzo su numerose rotazioni delicate. Questo è uno dei motivi per cui le valvole a saracinesca rimangono comuni nelle condutture idriche di grandi dimensioni, dove una chiusura lenta e costante è effettivamente auspicabile per evitare il colpo d’ariete.
C’è anche un fattore umano in gioco che gli ingegneri tendono a sottovalutare seduti alla scrivania. L’operatore che deve chiudere cinquanta valvole durante un turno inizierà silenziosamente a saltare le valvole a saracinesca, o a chiuderle solo parzialmente, perché girare il volantino di quaranta giri è davvero faticoso. Le valvole a sfera a un quarto di giro vengono azionate correttamente più spesso semplicemente perché non rappresentano un lavoro faticoso. Quando definisco le specifiche per un impianto con molte operazioni manuali, valuto seriamente la questione ergonomica, perché una valvola tecnicamente corretta ma fastidiosa da usare è una valvola che viene utilizzata in modo improprio. Se le operazioni manuali frequenti sono inevitabili su diametri interni più grandi, è proprio in questi casi che inizio a raccomandare un attuatore, in modo che l’operatore non costituisca affatto un collo di bottiglia.
Caduta di pressione e portata
Quando entrambe le valvole sono completamente aperte, sono sorprendentemente simili. Sia una valvola a sfera a passaggio totale che una valvola a saracinesca completamente aperta offrono essenzialmente un passaggio libero e rettilineo, quindi il coefficiente di flusso (Cv, che misura la facilità con cui il fluido passa) è elevato in entrambi i casi. È possibile vedere come gli ingegneri quantificano questo aspetto sul Riferimento sui coefficienti di portata di Engineering ToolBox. In pratica: se l’unica preoccupazione è la caduta di pressione a valvole completamente aperte, questo fattore non fa una grande differenza tra i due tipi. Le valvole a sfera perdono terreno nei modelli con passaggio ridotto, mentre le valvole a saracinesca perdono terreno nel momento in cui vengono aperte completamente.
Vorrei aggiungere un avvertimento che riguarda chi tende a ottimizzare eccessivamente la portata. La ricerca della caduta di pressione più bassa in assoluto a volte spinge gli acquirenti a scegliere una valvola a saracinesca completamente aperta, quando una valvola a sfera a passaggio totale sarebbe più adatta sotto ogni altro aspetto; inoltre, la differenza di caduta di pressione tra le due, a piena apertura, è solitamente troppo piccola per essere percepita in un sistema reale. Le pompe, i gomiti e l’attrito nelle tubazioni superano di gran lunga il contributo della valvola nella maggior parte degli impianti. Quindi, a meno che non si tratti di un sistema in cui ogni frazione di bar conta davvero, non lascerei che sia solo la caduta di pressione a determinare la scelta. Considerate innanzitutto il funzionamento, la tenuta e il ciclo di lavoro, poi verificate che i valori di portata siano adeguati, piuttosto che il contrario.
Guarnizioni e percorsi di perdita
Una valvola a sfera garantisce la tenuta premendo la sfera contro sedi morbide, assicurando una chiusura ermetica e ripetibile ad ogni singolo ciclo. Una valvola a saracinesca sigilla con contatto metallo contro metallo (o con una superficie di contatto elastica a cuneo), il che è eccellente quando è nuova ma tende a perdere tenuta nel corso di migliaia di cicli man mano che le superfici di tenuta si consumano e i detriti si accumulano nella tasca della saracinesca nella parte inferiore del corpo. Per le applicazioni in cui una tenuta ermetica garantita è più importante di qualsiasi altra cosa, come l’isolamento di gas o fluidi pericolosi, opto quasi sempre per la valvola a sfera.
È importante capire perché la valvola a saracinesca subisca uno spostamento. Il cursore deve scorrere fino in fondo in una scanalatura, e il fondo di tale scanalatura costituisce una cavità morta dove si accumulano naturalmente sedimenti, incrostazioni e detriti provenienti dalle tubazioni. Dopo mesi di funzionamento, quella cavità si riempie e la saracinesca non riesce più a percorrere gli ultimi millimetri necessari per chiudersi completamente, quindi la valvola “non si chiude” anche se in realtà non si è rotto nulla. Una valvola a sfera non presenta una cavità morta equivalente; la sfera pulisce le proprie superfici di tenuta ogni volta che ruota. Questa azione di autopulizia rappresenta un vantaggio discreto ma concreto in qualsiasi conduttura che trasporti anche solo lievi sedimenti, ed è uno dei motivi per cui confido nel fatto che una valvola a sfera continui a garantire la tenuta anche dopo anni di incuria, a condizione che sia stata utilizzata esclusivamente in modalità on/off piuttosto che per la regolazione del flusso.
Pressione, temperatura e realtà materiale
Le specifiche tecniche dipendono da tre fattori fondamentali: pressione nominale, intervallo di temperatura e compatibilità dei materiali. Una valvola che sulla carta risulta perfetta per l’acqua a temperatura ambiente può diventare pericolosa se utilizzata con vapore a 180 gradi Celsius. Le classi di pressione riportate sulle valvole, come la classificazione WOG sulle valvole filettate o la classe ANSI su quelle flangiate, derivano da norme quali ASME B16.34 e la più ampia famiglia di norme relative alle valvole gestita dal American Petroleum Institute. Non smetterò mai di sottolineare che tali valori diminuiscono all’aumentare della temperatura. La pressione di esercizio a freddo indicata sul corpo dell’apparecchio non corrisponde alla pressione che si raggiunge su una linea a caldo.
Anche il materiale è importante. Realizziamo la maggior parte delle nostre valvole in acciaio inossidabile 316 e 304, e la scelta tra i due non si basa sul principio “più è meglio”. È una questione di chimica. Il motivo principale per passare al 316 è l’esposizione ai cloruri o il rischio di corrosione puntiforme, poiché il molibdeno presente nel 316 resiste alla corrosione puntiforme da cloruri; non si tratta semplicemente di acidità generica. Le sedi in PTFE che utilizziamo sono progettate per resistere a circa 180 gradi Celsius, e superare tale limite è esattamente il punto in cui iniziano i cedimenti delle sedi dovuti allo scorrimento a freddo. Per impieghi a caldo o in ambienti chimicamente aggressivi, discutete la scelta del materiale prima di effettuare l’ordine, non dopo che la valvola si è guastata. Il nostro valvole a sfera flangiate sono una scelta comune per quelle linee di fascia alta.
Costo, durata e manutenzione: i dati che tengo d’occhio
I confronti di prezzo mettono le persone nei guai perché si basano solo sul prezzo di listino. Il costo reale di una valvola è dato dal prezzo di acquisto, più i costi di installazione, più la manutenzione e i tempi di fermo che comporta nel corso della sua vita utile. Una valvola economica che richiede la revisione della sede ogni anno non è affatto economica. Ecco, a grandi linee, come valuto il quadro complessivo, tenendo presente che le cifre esatte dipendono dalle dimensioni, dal materiale e dalla classe di pressione.
| Fattore costo/durata | Valvola a sfera | Valvola a saracinesca |
|---|---|---|
| Costo iniziale, dimensioni ridotte (fino a 2″) | In generale, più basso | Parallelo o leggermente superiore |
| Costo iniziale, grandi dimensioni (6″+) | Aumenta bruscamente | Più economico per pollice |
| Ingombro dell'installazione | Piccolo, leggero, facile | Alto, potrebbe aver bisogno di sostegno nelle taglie grandi |
| Manutenzione ordinaria | Minimo in servizio e fuori servizio | Lubrificazione degli steli, controllo delle guarnizioni |
| Modalità di guasto comune | Usura dei sedili dovuta a un uso improprio | Erosione del sedile, corrosione dello stelo |
| Riparabilità in linea | Sostituire spesso la valvola completa (1 pezzo) | Smontabile e con stelo sostituibile |
Una precisazione sulla riparabilità: una valvola a sfera monoblocco è sostanzialmente sigillata a vita, il che la rende economica e a prova di perdite, ma non riparabile; di conseguenza, va sostituita quando la sede si guasta definitivamente. Una valvola a sfera in tre pezzi, al contrario, può essere aperta, pulita e riposaizzata in linea senza dover disgiungere il tubo, motivo per cui gli impianti di lavorazione la preferiscono. Se la facilità di manutenzione è importante per te, confronta i nostri valvola a sfera saldata in un unico pezzo rispetto a un valvola a sfera a saldare di testa in tre pezzi prima di prendere una decisione. Le valvole a saracinesca si collocano in una via di mezzo: la guarnizione e lo stelo sono riparabili, ma una sede usurata comporta solitamente la sostituzione. Pubblicazioni di settore come Rivista Valve Se vuoi approfondire l'argomento, ti consiglio di esaminare regolarmente gli aspetti economici del ciclo di vita.
Norme, marchi e certificazioni da conoscere
Ogni valvola di qualità è provvista di marcature, e imparare a leggerle ti evita di acquistare il prodotto sbagliato. Il corpo di una valvola filettata riporta in genere un numero WOG (pressione di esercizio a freddo per acqua, olio e gas), mentre una valvola flangiata riporta una classe ANSI o JIS, come Classe 150, Classe 300, JIS 10K o JIS 20K. Questi numeri derivano da norme pubblicate e rappresentano valori nominali di pressione a una determinata temperatura, non limiti arbitrari. Man mano che il fluido si riscalda, la pressione ammissibile diminuisce e le curve di declassamento sono riportate nelle norme stesse. Tengo una copia delle tabelle pertinenti appesa alla parete perché i clienti me ne chiedono continuamente.
Per quanto riguarda le norme relative alle dimensioni e alle condizioni di pressione-temperatura, la famiglia di standard sulle valvole dell’ASME e dell’industria petrolifera costituisce il punto di riferimento seguito dalla maggior parte dei produttori. I requisiti di costruzione e collaudo rilevanti per le valvole a sfera e a saracinesca sono descritti in documenti come quelli indicizzati dagli enti di normazione che ho citato in precedenza. Oltre alla pressione, troverete certificazioni dei materiali, come un certificato di collaudo di fabbrica che attesti il grado dell’acciaio inossidabile, e i marchi relativi al sistema di qualità. Siamo certificati ISO 9001 e CE, e mi premuro di dichiarare solo queste, poiché vantare certificazioni in eccesso è disonesto e facile da verificare. Se un fornitore vi propone vaghe espressioni del tipo “certificazione internazionale” senza specificare lo standard e il numero effettivi, consideratelo un segnale di allarme e richiedete la documentazione.
L’abitudine pratica che vorrei che acquisiscesse è semplice: legga il marchio, chieda a quale norma si riferisce e verifichi la pressione nominale alla temperatura di esercizio, anziché a temperatura ambiente. Una valvola che presenta valori nominali adeguati per la vostra linea a 20 gradi potrebbe risultare al limite a 150. Due minuti dedicati alla verifica del marchio e dello standard consentono di prevenire la categoria più pericolosa di guasti alle valvole, ovvero quella in cui la valvola semplicemente non è mai stata progettata per le condizioni in cui viene utilizzata.
Applicazione per applicazione: quale sceglierei
La teoria va bene, ma i clienti vogliono sapere cosa metterei effettivamente sulla loro linea specifica. Ecco quindi come prendo le decisioni nei casi che mi capitano più spesso. Nulla di tutto ciò è un dogma; si tratta semplicemente del metodo a cui mi sono abituato dopo decenni di interventi in garanzia, e la vostra situazione potrebbe modificare la risposta. In caso di dubbio, inviatemi le condizioni della linea e vi dirò cosa farei.
Acqua e irrigazione
Per le tubazioni idriche domestiche e commerciali di piccola entità, le valvole di intercettazione delle diramazioni e i collettori di irrigazione, scelgo quasi sempre una valvola a sfera. Il funzionamento è rapido, la tenuta è perfetta, la valvola è compatta e, in queste dimensioni, è conveniente. L’ambito in cui le valvole a saracinesca continuano ad avere senso nel settore idrico è quello delle grandi condotte municipali: una valvola a saracinesca interrata da 12 pollici, azionata due volte all’anno, è più economica e presenta una chiusura più lenta, il che in questo caso è un vantaggio. Quindi la regola generale è: piccole e frequenti = valvola a sfera; grandi e rare = valvola a saracinesca.
L’irrigazione merita una menzione speciale a causa del ciclo di funzionamento. Un collettore agricolo viene aperto e chiuso costantemente nel corso di una stagione, a volte quotidianamente, e proprio questi cicli frequenti sono l’ambiente in cui una valvola a sfera dà il meglio di sé, mentre una valvola a saracinesca ne risente. L’azionamento tramite volantino di una valvola a saracinesca diventa un fastidio quotidiano, e le sedi metalliche si consumano più rapidamente a causa dei ripetuti cicli di apertura e chiusura. Una valvola a sfera in acciaio inossidabile a passaggio totale su ogni diramazione non risente di questi cicli, resiste all’acqua ricca di minerali che provoca incrostazioni sulle altre valvole e consente a un operaio di chiudere una linea con un unico movimento rapido mentre si trova in piedi nel fango. L’unico punto in cui riconsidererei la scelta è la singola linea di alimentazione di grandi dimensioni che rifornisce l’intero sistema, dove la chiusura lenta di una valvola a saracinesca protegge la tubazione interrata dal colpo d’ariete durante i rari arresti completi.
Vapore e alte temperature
È proprio con il vapore che divento cauto riguardo alle sedi morbide. Il PTFE ha un limite massimo di temperatura, e il vapore saturo può raggiungere o superare tale limite. Per l’isolamento puro su una linea di vapore, spesso prescrivo una valvola con sede metallica o una valvola a saracinesca omologata per quella temperatura, piuttosto che una valvola a sfera standard con sede in PTFE. Questo è esattamente il tipo di rischio che vorrei venisse segnalato prima dell’acquisto: una valvola a sfera perfetta per l’acqua fredda può causare lo scorrimento a freddo della sede in presenza di vapore. È fondamentale abbinare sempre il materiale della sede alla temperatura.
Il problema con il vapore è che il guasto si manifesta in modo ritardato, quindi all’inizio non sembra un difetto di progettazione. Se si installa una valvola a sfera standard con sede in PTFE su una linea di vapore, funzionerà perfettamente per settimane. Poi la sede subisce lentamente uno scorrimento a freddo a causa del calore prolungato, la tenuta si allenta e un giorno la valvola inizia a perdere anche quando è completamente chiusa. Il cliente dà la colpa alla valvola, ma questa ha fatto esattamente ciò che il suo materiale le consentiva; le è stato semplicemente chiesto di funzionare oltre i propri limiti di esercizio. Ecco perché mi oppongo quando qualcuno vuole la valvola a sfera più economica per una linea a caldo. Spendere un po’ di più per il materiale giusto della sede, o scegliere una valvola a saracinesca realmente omologata per la temperatura del vapore, costa molto meno della perdita, del tempo di fermo e della sostituzione che ne conseguono. Quando si tratta di vapore, la scelta noiosa ma correttamente omologata è sempre quella più economica alla fine.
Limpidi e solidi
I fluidi che trasportano granelli, fibre o solidi mettono a dura prova entrambe le valvole, ma in modi diversi. Una valvola a saracinesca può intrappolare i solidi nella cavità sotto la saracinesca, impedendone la chiusura completa, mentre una valvola a sfera può graffiare la sede se le particelle vengono trascinate su di essa. Per i liquami veramente abrasivi, di solito sconsiglio entrambe queste valvole e consiglio invece una valvola a lama o una valvola a pinza; tuttavia, per l’acqua leggermente sporca, una valvola a sfera a passaggio totale garantisce una pulizia migliore rispetto a una valvola a saracinesca standard. La risposta onesta è che spesso esiste una terza valvola che supera entrambe.
Se dovessi scegliere tra queste due opzioni per una linea sporca, la mia preferenza andrebbe alla valvola a sfera a passaggio totale, e il motivo è l’azione di autopulizia di cui ho parlato prima: ogni quarto di giro pulisce le sedi, invece di lasciare che i sedimenti si depositino in una cavità morta. Il fatto che il passaggio sia a passaggio totale significa anche che non ci sono sporgenze o gradini su cui le fibre possano impigliarsi. Detto questo, voglio essere chiaro riguardo al limite. In presenza di fanghi pesanti, taglienti o ad alta velocità, anche una valvola a sfera a passaggio totale finirà per graffiare le sue sedi, e a quel punto si tornerà ad acquistare ricambi a cadenza regolare. Quando la sospensione è l’elemento principale piuttosto che un fastidio occasionale, è meglio investire in una valvola progettata appositamente per questo scopo e smettere di cercare di far svolgere a una valvola generica il lavoro di una valvola specializzata.
Gli errori che vedo commettere dalle persone
Se dovessi elencare gli errori che generano il maggior numero di richieste di garanzia nell’intero dibattito tra valvole a sfera e valvole a saracinesca, sarebbero questi. Innanzitutto, l’uso di entrambe le valvole per la regolazione del flusso. L’ho già ripetuto tre volte perché causa più guasti di qualsiasi altra cosa messa insieme; entrambe le valvole sono dispositivi di tipo “on/off” e la regolazione del flusso le danneggia irreparabilmente. In secondo luogo, ignorare il declassamento termico e fare affidamento sul valore di pressione a freddo su una linea calda. Terzo, basarsi esclusivamente sul prezzo di listino e scoprire a proprie spese il costo del ciclo di vita della valvola economica.
Quarto, trascurare il colpo d’ariete quando si chiude rapidamente una valvola a sfera su una lunga linea di liquido; il picco di pressione può causare la rottura dei raccordi ben a valle della valvola stessa. Quinto, scegliere una valvola a saracinesca con stelo non ascendente, in cui nessuno può capire se sia aperta o chiusa, con il rischio che un operatore la forzi nella direzione sbagliata. Ognuno di questi casi è evitabile con una conversazione di cinque minuti prima dell’ordine. Le valvole raramente si guastano di per sé; si guastano perché è stato loro chiesto di svolgere un compito per cui non sono state progettate.
C’è un sesto errore che riguarda più l’acquisto che la progettazione, e che colpisce in particolare gli importatori. Le persone effettuano l’ordine basandosi esclusivamente sul prezzo unitario più basso riportato in una scheda tecnica che non hanno letto per intero, per poi scoprire che il materiale della sede, la classe di pressione effettiva a quella temperatura o la certificazione non corrispondono alle esigenze della loro linea. Una valvola è uno dei componenti più economici in un sistema di tubazioni, ma uno dei più determinanti in caso di guasto; pertanto, il risparmio derivante dall’acquisto di una valvola economica ma non adeguata viene quasi sempre azzerato da una singola perdita. Preferisco perdere una vendita con un cliente che ha bisogno di qualcosa che non produco piuttosto che vendergli una valvola che si guasta e compromette la fiducia. Leggete le specifiche complete, verificate i valori nominali alla vostra effettiva temperatura di esercizio e chiedete al fornitore di mettere per iscritto il materiale e la certificazione prima di effettuare il pagamento.
Alternative da prendere in considerazione
Ti renderei un disservizio se fingessi che queste fossero le tue uniche due opzioni. Sono le due più comuni, ma a volte la soluzione giusta è una valvola completamente diversa, e un buon fornitore dovrebbe dirtelo anche quando ciò significa venderti qualcosa di diverso da ciò che avevi chiesto all’inizio.
Se occorre regolare la portata anziché limitarsi a interromperla, una valvola a globo o una valvola di controllo dedicata rappresentano la soluzione più indicata, poiché sia le valvole a sfera che quelle a saracinesca sono soggette a usura quando vengono utilizzate in modalità di regolazione. Se avete bisogno di una valvola di intercettazione di grande diametro che sia leggera ed economica, una valvola a farfalla spesso risulta vantaggiosa sia in termini di costo che di peso, a scapito di una tenuta leggermente meno perfetta. Per le linee automatizzate, qualsiasi di queste valvole può essere dotata di attuatori pneumatici o elettrici, e la scelta dell’attuatore giusto è una disciplina a sé stante che tratto nel nostro Guida alla scelta degli attuatori per valvole. Il concetto è semplice: parti dal lavoro, non dalla valvola che ti piace di più.
Vale la pena citare alcune altre alternative più affidabili. Se la vostra linea trasporta liquami densi o solidi che potrebbero bloccare una valvola a saracinesca o graffiare una valvola a sfera, una valvola a lama o una valvola a pinza sono progettate proprio per resistere a tali sollecitazioni. Se avete solo bisogno di impedire il riflusso, non vi serve nessuna delle due valvole; vi serve una valvola di ritegno, che si apre e si chiude da sola senza l’intervento di un operatore. E se la vostra reale esigenza è un controllo preciso e modulabile della portata o della pressione, allora una valvola di regolazione adeguata con posizionatore è la soluzione più matura, non una valvola a sfera o a saracinesca tenuta semiaperta. Dico tutto questo perché un fornitore che vi vende solo le due valvole citate nel titolo, a prescindere dalle vostre effettive esigenze, non vi sta davvero aiutando. La valvola adatta al lavoro è migliore di quella che si trova per caso nel catalogo, e a volte questo significa che vi indirizzo altrove.
Installazione e messa in servizio: piccole abitudini che preservano le valvole
Anche la migliore valvola al mondo può essere compromessa da un’installazione approssimativa, e buona parte dei guasti attribuiti alla valvola in realtà è riconducibile alla fase di messa in servizio. Ecco quindi le abitudini su cui insisto con ogni installatore, indipendentemente dal tipo di valvola scelta. Non costano nulla e ne prolungano la durata di anni.
Innanzitutto, sciacquare la tubazione prima di metterla in servizio. Le tubazioni nuove sono piene di scorie di saldatura, trucioli e granelli di sabbia, e la prima volta che si aziona una valvola appena installata su una tubazione non sciacquata, quei detriti strisciano sulla sede e la rigano. Ho visto valvole nuove di zecca perdere già dal primo giorno proprio per questo motivo. In secondo luogo, sostenere la tubazione in modo che la valvola non sostenga il peso della stessa né assorba carichi di flessione, specialmente nel caso di valvole a flangia e a saracinesca più pesanti; una valvola sospesa a metà campata come elemento strutturale finirà per deformarsi e presentare perdite. In terzo luogo, lasciare spazio libero per il funzionamento e la manutenzione: una valvola a saracinesca a stelo ascendente necessita di spazio in altezza per lo stelo, mentre una valvola a sfera in tre pezzi richiede spazio per svitare la sezione centrale.
Quarto, azionare completamente la valvola durante la messa in servizio e verificare che la posizione della manopola o dello stelo corrisponda alla realtà prima di considerarla affidabile. Quinto, sulle linee automatizzate, impostare correttamente i fermi dell’attuatore in modo che la sfera o lo scorrimento percorrano l’intera corsa senza esercitare una coppia eccessiva sulle sedi. Infine, conservare le valvole di ricambio tappate e all’asciutto; sia le sedi in PTFE che le superfici in acciaio inossidabile non gradiscono rimanere in un angolo polveroso a raccogliere granelli di sporco che finiranno nella linea. Niente di tutto ciò è affascinante, ma la disciplina nella messa in servizio è la garanzia di affidabilità più economica che si possa acquistare, e vale allo stesso modo sia che si tratti di una valvola a sfera o di una valvola a saracinesca.
Domande frequenti
La scelta tra valvola a sfera e valvola a saracinesca dipende davvero solo dal costo?
No, ed è proprio considerando la questione in questo modo che si finisce per scegliere la valvola sbagliata. Il costo è il quinto fattore che prendo in considerazione, non il primo. I fattori decisivi sono la velocità di funzionamento, la tenuta di chiusura e la frequenza con cui la linea viene sottoposta a cicli di funzionamento. Nelle dimensioni ridotte, una valvola a sfera è solitamente sia più economica che più adatta al funzionamento on/off, quindi costo e prestazioni vanno nella stessa direzione. Il costo diventa determinante solo nei diametri grandi, dove una valvola a saracinesca risulta più economica per pollice. Se desiderate una rapida verifica delle specifiche per la vostra linea, il nostro team può aiutarvi tramite il richiedi un preventivo pagina.
Posso usare una valvola a sfera o una valvola a saracinesca per regolare la portata?
Si può fare, ma non si dovrebbe, e te ne pentirai. Entrambe sono progettate per essere completamente aperte o completamente chiuse. Se si mantiene una valvola a sfera parzialmente aperta, il flusso ad alta velocità erode una scanalatura nella sede morbida; se si mantiene una valvola a saracinesca parzialmente aperta, la saracinesca vibra e si usura fino a non riuscire più a garantire alcuna tenuta. Per la regolazione della portata è preferibile utilizzare una valvola a globo o una valvola di controllo. Se la vostra valvola a sfera esistente presenta già perdite dovute a un uso improprio come la regolazione del flusso, consultate la nostra guida su valvola a sfera che perde spiega in dettaglio cosa controllare.
Quale valvola garantisce una tenuta più efficace nel lungo periodo?
Una valvola a sfera con sede in PTFE garantisce una tenuta a prova di bolla ciclo dopo ciclo, motivo per cui la preferisco per l’isolamento di gas e fluidi pericolosi. Una valvola a saracinesca garantisce un'ottima tenuta quando è nuova, ma tende a perdere tenuta dopo migliaia di cicli a causa dell’usura delle superfici di tenuta e dell’accumulo di detriti nel corpo valvola. Per una chiusura ermetica garantita che resista nel tempo, la valvola a sfera è la scelta più sicura, a condizione che venga utilizzata esclusivamente in modalità on/off e che la sede sia adeguata alla temperatura.
Le valvole a sfera e le valvole a saracinesca sono intercambiabili se hanno lo stesso diametro nominale?
Dal punto di vista dimensionale sono spesso simili, specialmente per quanto riguarda le dimensioni delle filettature, quindi è spesso possibile sostituirne una con l’altra all’interno di una determinata dimensione di linea. La domanda è: conviene farlo? Se la linea subisce una strozzatura, nessuna delle due è adatta a quel punto. Se è necessaria una chiusura rapida, la valvola a saracinesca creerà difficoltà agli operatori. Scegliete la valvola in base al servizio richiesto piuttosto che a quella attualmente installata. Scoprite la gamma completa sul nostro negozio di prodotti per confrontare i tipi di connessione fianco a fianco.
E le tubazioni ad alta pressione? Questo cambia la risposta?
È possibile. Per un isolamento a pressione davvero elevata, prendo in considerazione valvole appositamente progettate piuttosto che quelle di classe standard, e verifico attentamente il fattore di derating termico in base alla norma relativa alla classe di pressione. Realizziamo un modello dedicato valvola a sfera ad alta pressione in due pezzi proprio per queste linee. Come sempre, il punto di riferimento è la pressione di lavorazione a freddo impressa sul corpo, non il valore nominale che si ottiene quando la linea si surriscalda; pertanto, è necessario verificare contemporaneamente sia la pressione che la temperatura.
Il mio giudizio su valvole a sfera e valvole a saracinesca
Dopo 27 anni, ecco a quale conclusione sono giunto. Per la stragrande maggioranza dei lavori che mi capita di vedere, specialmente nelle linee di piccole e medie dimensioni soggette a cicli di funzionamento e che richiedono una chiusura rapida e ermetica, la valvola a sfera è la mia scelta predefinita, e di gran lunga. È veloce, garantisce una tenuta eccellente, non presenta praticamente alcuna parte soggetta a usura se utilizzata correttamente e, in quelle dimensioni, di solito è anche l’opzione più economica. La valvola a saracinesca mantiene il posto che le è sempre spettato: l’isolamento di grandi diametri che viene azionato raramente, dove la chiusura lenta è una caratteristica fondamentale e il costo per pollice è un fattore determinante.
La scelta tra valvola a sfera e valvola a saracinesca si riduce in realtà a un’unica domanda sincera sulla vostra tubazione: avete bisogno di rapidità e di una tenuta garantita, oppure vi serve un dispositivo di isolamento economico a chiusura lenta su un tubo di grandi dimensioni? Rispondete a questa domanda e la valvola si sceglierà da sola. E se la risposta sincera è “Ho bisogno di controllare la portata”, allora la scelta giusta non è nessuna delle due, e preferisco dirvelo subito piuttosto che vendervi una valvola destinata a guastarsi nel giro di un anno. Se siete ancora indecisi su quale soluzione adottare, inviatemi le condizioni della vostra linea tramite il nostro pagina dei contatti e ti darò un consiglio sincero.