La distinzione fondamentale tra valvole a sfera flottanti e valvole a sfera montate su perno- risiede in quale componente esegue l'azione di tenuta.
In una valvola a sfera flottante, la sfera non è fissata rigidamente all'interno della cavità. Quando viene applicata la pressione a monte, la sfera viene spostata a valle, premendo contro la sede per stabilire la tenuta. La palla si muove verso il sedile.
In una valvola a sfera montata su perno-, la sfera è fissata al centro da alberi di supporto superiore e inferiore, con la posizione assiale fissa. L'azione di tenuta viene eseguita dalle sedi flottanti, che sono precaricate-da molle e ulteriormente assistite da una pressione media per mantenere il contatto con la sfera. Il sedile si sposta verso la palla.
Questa distinzione fondamentale determina tutte le successive differenze nelle condizioni di servizio applicabili, nelle prestazioni operative e nei costi complessivi.
Valutazioni di pressione e dimensioni
Le valvole a sfera flottante sono adatte per servizi a pressione da moderata a bassa, in genere non superiore alla Classe 300 (PN40), con diametri del foro generalmente fino a DN 200. All'aumentare della pressione del sistema, la spinta trasmessa dalla sfera alla sede a valle aumenta proporzionalmente. Oltre i limiti del materiale della sede, l'affidabilità della tenuta viene compromessa e la coppia operativa aumenta notevolmente.
Le valvole a sfera montate su perno- sono progettate per servizi ad alta-pressione, in grado di gestire valori nominali dalla Classe 600 fino alla Classe 2500 (PN100 e superiori), con dimensioni del foro estensibili oltre DN 2000. La spinta generata dalla pressione media sulla sfera viene assorbita direttamente dal corpo della valvola attraverso i supporti del perno, quindi le sedi sono soggette solo allo stress di contatto necessario per la tenuta e non sono influenzate dalla pressione del sistema.
Coppia operativa
Nelle valvole a sfera flottante la coppia di azionamento aumenta notevolmente con l'aumento della pressione. In condizioni di alta-pressione, la sfera viene spinta saldamente contro la sede e l'attrito statico durante l'apertura e la chiusura è sostanziale, con conseguente funzionamento più pesante.
Per le valvole a sfera montate su perno-, la sfera è supportata da cuscinetti con coefficienti di attrito bassi e le sedi flottanti mantengono una pressione controllata sulla superficie di tenuta. La coppia operativa rimane bassa e in gran parte indipendente dalla pressione del sistema.
Direzione di sigillatura
Le valvole a sfera flottanti sono uni-nella configurazione di tenuta. La forza di tenuta ha origine dalla pressione a monte che agisce sulla sfera. Se sottoposta a pressione inversa, la sfera viene allontanata dalla sede, provocando perdite. È necessario attenersi scrupolosamente alla segnaletica della direzione del flusso durante l'installazione.
Le valvole a sfera montate su perno-forniscono una tenuta bi-direzionale. Entrambe le sedi flottano indipendentemente, quindi, indipendentemente dalla direzione della pressione, la sede corrispondente viene forzata contro la sfera per formare una tenuta. Ciò li rende adatti per condutture in cui può verificarsi un flusso inverso o è richiesto un arresto bidirezionale-.
Costo di produzione
Le valvole a sfera flottanti presentano una configurazione più semplice con meno componenti, con conseguenti costi di lavorazione e assemblaggio inferiori. Per specifiche equivalenti, il prezzo di acquisto è sostanzialmente inferiore a quello di una valvola a sfera montata su perno-.
Le valvole a sfera montate su perno- incorporano componenti aggiuntivi tra cui alberi di supporto, cuscinetti, gruppi sede flottante e molle. La precisione richiesta per la lavorazione e la complessità dell’assemblaggio fanno aumentare i costi di produzione. Tuttavia, un prezzo di acquisto iniziale più elevato non indica necessariamente un costo totale di proprietà più elevato. Nei servizi ad alta-pressione e con funzionamento frequente-, le valvole a sfera montate su perno-mostrano un'usura ridotta e intervalli di manutenzione prolungati, rendendo il loro ciclo di vita economico complessivo superiore.
Accessibilità alla manutenzione
Le valvole a sfera flottanti sono semplici nella costruzione e consentono un facile smontaggio senza attrezzi speciali. La manutenzione ordinaria può essere eseguita dal personale del sito.
Le valvole a sfera montate su perno- coinvolgono più componenti e uno smontaggio relativamente complesso. Tuttavia, la maggior parte dei progetti adotta una configurazione con ingresso dall'alto-, consentendo la sostituzione di sede e guarnizione senza rimuovere il corpo della valvola dalla tubazione, offrendo un vantaggio per la manutenzione in-linea.
Linee guida per la selezione
Le decisioni di selezione dovrebbero basarsi su tre criteri principali:
Innanzitutto determinare il tipo di valvola in base alla classe di pressione e al diametro. Per servizi di Classe 300 o inferiore con diametro del foro non superiore a DN 200, una valvola a sfera flottante è adeguata ed economicamente vantaggiosa. Per pressioni superiori alla Classe 600 o dimensioni del foro superiori a DN 200, si consiglia una valvola a sfera montata su perno-. In caso contrario, la coppia operativa e la durata della tenuta non possono essere garantite.
In secondo luogo, verifica se il sistema richiede la sigillatura bi-direzionale. Se il processo richiede una chiusura ermetica-in entrambe le direzioni o se è possibile il flusso inverso, è obbligatoria una valvola a sfera montata su perno-.
In terzo luogo, valutare il costo totale del ciclo di vita in modo completo. Nelle applicazioni ad alta-pressione e-cicli elevati, le valvole a sfera montate su perno-, nonostante un investimento iniziale più elevato, possono rivelarsi più economiche a lungo termine grazie al funzionamento regolare, alla ridotta usura della sede e agli intervalli di manutenzione prolungati. La selezione non dovrebbe basarsi esclusivamente sul costo di acquisizione.
Riepilogo
Le valvole a sfera flottanti offrono una struttura semplice e un rapporto qualità-prezzo-economico per applicazioni convenzionali a pressione-moderata e con diametro-da piccolo a-medio-medio. Le valvole a sfera montate su perno-forniscono una struttura robusta e capacità di alta-pressione per servizi gravosi che comportano fori di grandi dimensioni e condizioni impegnative. La scelta appropriata dipende dall'adattamento della configurazione della valvola ai parametri di servizio, con la pressione nominale e la dimensione del foro che fungono da punti decisionali primari e la direzione di tenuta come ulteriore fattore determinante.
