La scelta tra una valvola a farfalla e una a globo dipende dalla necessità di precisione nel controllo del flusso rispetto all'ottimizzazione dello spazio. La prima utilizza una rotazione del disco di un quarto di giro ed è progettata per flussi elevati e operazioni di apertura/chiusura rapide. La seconda, invece, utilizza un movimento lineare dello stelo ed è progettata per un controllo preciso della strozzatura.
In questa sezione, analizziamo in dettaglio tecnico la differenza tra una valvola a farfalla e una valvola a globo, al fine di aiutare gli ingegneri nella scelta.
Qual è la differenza tra una valvola a farfalla e una valvola a globo?
Capacità di flusso:
Le valvole a farfalla offrono un controllo di flusso limitato, ma garantiscono prestazioni eccellenti nelle operazioni di chiusura rapida. Offrono un percorso di flusso rettilineo, in cui il disco rimane al centro ma consente al fluido di passare con minore ostruzione. Ciò le rende particolarmente adatte all'uso in tubazioni di grande diametro o quando un controllo preciso del flusso non è essenziale.
D'altro canto, le valvole a globo sono adatte a operare in condizioni di strozzamento grazie alla loro eccellente capacità di controllo del flusso. Utilizzano un percorso di flusso a forma di "Z" che costringe il fluido a cambiare direzione due volte. Questo le rende ideali per sistemi che necessitano di regolazioni precise del flusso, come nei processi a vapore o chimici.
Caduta di pressione:
La valvola a farfalla, grazie alla sua progettazione e al breve percorso del disco, presenta in genere una bassa caduta di pressione. Inoltre, offre un coefficiente di flusso (Cv) molto più elevato a parità di diametro del tubo.
Al contrario, il movimento lineare e la tenuta fornita dal disco fanno sì che la valvola a globo abbia una caduta di pressione elevata. Ciò si traduce in un coefficiente di flusso (Cv) inferiore.
Precisione di accelerazione:
Le valvole a farfalla sono più adatte per il controllo approssimativo del flusso. Sebbene siano in grado di regolare il flusso, il posizionamento del disco può comportare una distribuzione non uniforme del flusso quando la valvola è parzialmente aperta.
Nei casi in cui è necessario un controllo preciso del flusso o una regolazione graduale, la valvola a globo è la soluzione migliore. La valvola a globo è considerata il punto di riferimento del settore per un controllo accurato e costante del flusso. Questo perché il movimento lineare dell'otturatore consente regolazioni minime del flusso.
Limiti di pressione, temperatura e fluidi:
Valvole a farfalla Sono particolarmente adatte per l'utilizzo in grandi condotte idriche, per il raffreddamento dell'acqua e per i fluidi di processo. Queste valvole sono idonee per applicazioni che prevedono portate elevate a basse pressioni. Sebbene alcune valvole di alta gamma possano resistere a temperature molto elevate, queste valvole sono generalmente impiegate in applicazioni di trasferimento di liquidi a temperature moderate.
Al contrario, le valvole a globo dovrebbero essere utilizzate in presenza di pressioni e temperature elevate, come nel caso di vapore e gas volatili. La loro robusta struttura di tenuta gestisce la dilatazione termica e consente una regolazione precisa senza compromettere la tenuta.
Spazio e costi di installazione:
La valvola a farfalla è progettata con un corpo estremamente sottile, a forma di "cialda" o "a linguetta". Ciò significa che è molto più leggera e compatta. Richiede un'installazione fisica molto più semplice in grandi impianti. È inoltre molto più facile da installare rispetto ad altre valvole, poiché comporta costi di manodopera notevolmente inferiori.
Le valvole a globo, a causa della complessa conformazione interna a forma di S, richiedono una quantità molto maggiore di componenti in ghisa o metallo forgiato. Di conseguenza, risultano molto più pesanti e costose rispetto a qualsiasi altro tipo di valvola. In molti casi, vengono addirittura installate all'interno di tubazioni in cemento.
| Caratteristica | Valvola a farfalla | Valvola a globo |
| Percorso di flusso | Attraverso | Tortuoso (a forma di Z) |
| Caduta di pressione | Basso | Alto |
| Capacità di flusso (Cv) | Alto | Basso |
| Tipo di controllo | Regolazione grossolana / On-Off | Accelerazione precisa |
| Media ideali | Acqua, sospensioni, liquidi di raffreddamento | Vapore, gas ad alta pressione |
| Peso e dimensioni | Leggero e compatto | Pesante e grande |
| Costo relativo | Basso | Alto |
Quale valvola utilizzare in scenari specifici?
Sistemi di caldaie a vapore:
- Le valvole a globo devono essere utilizzate nelle linee di controllo dell'acqua di alimentazione e nelle linee di collettori del vapore quando è richiesta una strozzatura ad alta pressione.
Impianti di trattamento delle acque:
- Le valvole a farfalla sono consigliate per le linee di aspirazione di grande diametro al fine di risparmiare spazio e costi di esercizio.
Impianti chimici:
- Grazie alle loro precise caratteristiche di controllo del flusso, le valvole a globo dovrebbero essere impiegate nelle linee di dosaggio per garantire un dosaggio accurato dei prodotti chimici.
Torri di raffreddamento:
- Le valvole a farfalla sono consigliate per l'isolamento e il bilanciamento approssimativo nei circuiti di acqua refrigerata.
Valvole di isolamento:
- Le valvole a farfalla sono consigliate per la loro rapida apertura e chiusura grazie alla rotazione di 90 gradi.
Valvola a saracinesca vs valvola a globo vs valvola a farfallaQuale scegliere?
La differenza tra una valvola a saracinesca, una valvola a globo e una valvola a farfalla risiede nell'equilibrio tra controllo e velocità. Ecco una tabella comparativa per una migliore comprensione.
| Caratteristiche | Valvola a saracinesca | Valvola a globo | Valvola a farfalla |
| Movimento | Lineare | Lineare | Rotazione (90°) |
| Limitazione | Scarso (non ideale) | Eccellente | Giusto |
| Peso | Moderare | Pesante | Leggero |
| Caduta di pressione | Molto basso | Alto | Basso |
Criteri di selezione per la valvola a saracinesca: Preferibile per l'isolamento totale apertura/chiusura in sistemi a flusso lineare con minima caduta di pressione. Non utilizzata per la regolazione del flusso poiché è soggetta a vibrazioni, erosione e usura in caso di chiusura parziale.
Criteri di selezione per la valvola a globo: consigliata per la modulazione del flusso grazie al suo design a flusso a S. Sebbene moduli il flusso in modo efficace, presenta un'elevata caduta di pressione e richiede un'elevata manutenzione.
Criteri di selezione per la valvola a farfalla: Utilizzata quando il peso e i costi sono fattori determinanti per applicazioni con tubazioni di grandi dimensioni. Presenta un piccolo angolo di rotazione di 90 gradi e una bassa caduta di pressione, offrendo al contempo una migliore regolazione del flusso rispetto alle valvole a farfalla standard.
Esempio reale di caso di studio in
Aggiornamento del sistema di controllo di processo Emerson Automation (Fisher Control-Disk Innovation)
Per decenni, gli impianti chimici e le centrali elettriche si sono affidati alle valvole a globo per il controllo critico del flusso. Questo perché le valvole a farfalla convenzionali causano un comportamento instabile del flusso in presenza di piccole aperture. Alla ricerca di una soluzione più leggera ed economica, Emerson Automation Solutions ha sviluppato la valvola a farfalla Fisher Control-Disk con una geometria di flusso migliorata.
In prove comparative, questo design ha introdotto una caratteristica di flusso a percentuale costante, consentendo migliori prestazioni di controllo, simili a quelle delle valvole a globo tradizionali. I risultati hanno dimostrato che le valvole a farfalla riprogettate possono eguagliare il comportamento di regolazione delle valvole a globo, riducendo al contempo peso, costi e ingombro del sistema.
A quali standard devono attenersi queste valvole?
Le valvole utilizzate nell'industria devono essere conformi agli standard internazionali per diverse ragioni. Tra queste:
API 609:
- La norma definisce le specifiche per la progettazione e la classificazione delle valvole a farfalla in relazione ai limiti di pressione e temperatura.
BS EN 13709:
- La norma europea specifica le linee guida tecniche relative alle valvole a globo realizzate in acciaio industriale e idonee al funzionamento ad alte temperature.
ISO 9001:
- La certificazione ISO indica che esiste un processo di produzione standardizzato.
SIL 2/3:
- Indicano il livello di integrità della sicurezza 2 e il livello di integrità della sicurezza 3 per i gruppi di valvole automatizzate.
Conclusione
La conoscenza della differenza tra valvola a farfalla e valvola a globo contribuisce a garantire efficienza e durata del sistema. Le valvole a farfalla eccellono in termini di efficienza, offrendo un'elevata capacità di flusso e costi ridotti per il trasporto di grandi quantità di liquidi. Le valvole a globo, invece, si distinguono per la precisione e sono necessarie per applicazioni di strozzamento ad alta pressione e per il vapore.
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