Progettazione di Valvole di Controllo della Pressione

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1 Introduzione La scelta e il progetto delle valvole di controllo della pressione non è una scienza per pochi eletti. La procedura presentata permette di selezionare con un impegno relativamente ridotto la valvola adatta per un determinato tipo d'impiego. Le metodologie di calcolo basate sul cosiddetto metodo del valore sono decisamente semplificate se paragonate all accuratissima norma DIN IEC 534. Esse però permettono di ottenere risultati sufficientemente precisi per il nostro scopo. Il valore è un coefficiente di portata, che corrisponde a una portata d acqua in con una pressione differenziale pari a 1 ed una temperatura dell acqua compresa fra 5 e 30. Il sistema di misurazione in pollici utilizza il coefficiente di portata cv, che corrisponde ad una portata d acqua in US gal/min con una pressione differenziale pari a 1 psi ed una temperatura di 60 F. e cv sono in un rapporto = 0,86 x cv. Page No. DM/ Standing Il valore s indicato nella documentazione tecnica, è il valore previsto per valvole di una serie con corsa nominale. In base al valore s è possibile rilevare la portata massima di una valvola. Le modalità di rilevamento del valore sono, come già menzionato all'inizio, decisamente semplificate. Molte grandezze influenti non vengono considerate. Grazie al fatto di considerare il vapore acqueo come un gas ideale e di non calcolarlo con il volume specifico, si ottiene una deviazione massima del 5 % che però, considerando i nostri supplementi, rientra nelle tolleranze. I processi di calcolo sono semplici, il dominio dei sistemi di calcolo di base e dell'estrazione della radice sono sufficienti. Tabelle e diagrai non sono assolutamente necessari, ma possono facilitare il lavoro, qualora siano disponibili. Le pressioni d'esercizio e gli intervalli di regolazione nominati nei nostri esempi di selezione sono indicati comunemente come sovrapressione. I calcoli, invece, vengono eseguiti con pressioni assolute. E così, avendo per esempio una pressione a valle di 7, i calcoli saranno effettuati considerando una pressione assoluta pari a 7 + 1, quindi 8 a. Il flusso volumetrico e la densità dei liquidi sono indicati in condizione d'esercizio, mentre i gas sono considerati in condizioni normalizzate (0, 1013 m).

2 Valvole di controllo della pressione dei liquidi Rilevamento del valore Per il progetto e, comunque, prima della scelta di una valvola occorre calcolare il valore dai dati d'esercizio inerenti l'ambito di lavoro della valvola. Il valore s della valvola selezionata dovrebbe corrispondere al valore calcolato e provvisto dei supplementi richiesti. La maggior parte delle valvole lavorano al meglio nell intervallo del valore s compreso fra 10 e di pressione DM 502, 505, 506, 510, 762 e 765, lavorano anche in modo soddisfacente con portate inferiori. Q Δp flusso volumetrico densità m³ kg/m³ Ci orientiamo su una valvola di depressurizzazione per metanolo 2-7, densità 790 kg/m³ pressione a monte 9 12, pressione a valle da regolare 4. Eseguiamo i calcoli con la portata massima e lo scarto di pressione minimo. Selezionare l intervallo di regolazione in modo tale che il valore nominale si avvicini il più possibile al limite superiore. Per esempio, nel caso di una pressione da regolare a 2,3, prendere l intervallo di regolazione 0,8-2,5 e non quello 2-5, poiché gli scarti di regolazione dipendenti dall esercizio sarebbero decisamente più grandi. Se, in casi particolari, l intervallo di regolazione non fosse sufficientemente ampio, in caso di carico basso della valvola e sollecitazioni ridotte, è possibile scendere al di sotto del valore dell intervallo di regolazione (precisione di regolazione). Quindi, un riduttore di pressione con, per esempio, un intervallo di regolazione 0,8-2,5 può lavorare in modo soddisfacente anche a 0,5. Al valore, rilevato dai dati d esercizio, viene aggiunto un supplemento Valore s 1,3 x valore = 1,3 x 2,78 = 3,61 d'esercizio non vanno superate le velocità di flusso nelle tubature, per esempio sul lato d'aspirazione delle pompe centrifughe sul lato d'aspirazione delle pompe a pistoni auf der sul lato di mandata delle pompe nelle reti locali d'acqua potabile nelle linee dei carburanti reti locali d'acqua potabile e negli acquedotti a lunga distanza in caso di liquidi ad alta viscosità Page No. DM/ Standing Il diametro della linea può essere calcolato nel modo seguente d Q w diametro della linea flusso volumetrico velocità di flusso In base ai dati d esercizio abbiamo rilevato che il valore s dovrebbe essere pari almeno a 3,61. Secondo la nostra tabella di selezione sono quindi disponibili diverse serie di valvole. In base alle caratteristiche del fluido, decidiamo di scegliere il riduttore di pressione tipo 652 DN 25, valore s 6, intervallo di regolazione 2-5, cappello con attacco della conduzione di perdita. Di norma, questa valvola è fatta con materiali particolarmente idonei per il metanolo. Inoltre, si contraddistingue per un'alta precisione di regolazione, per il peso Stiamo cercando una valvola di traboccamento in grado di far defluire a di acqua potabile in un bacino aperto. Innanzitutto ricaviamo il valore s inerente ai dati d'esercizio. Anche se la pressione differenziale ( - ) misura 10, nei calcoli utilizzeremo una pressione differenziale pari a 0,6 x [a], quindi 6,6, a causa dell'evaporazione che si verifica nella sede della valvola. Abbiamo quindi Il valore s dell'armatura dovrebbe corrispondere almeno a 1,3 x valore = 1,3 x 97,3 = 126,5 Se nel nostro esempio si considera una velocità di flusso massima di 2, il diametro che la linea deve avere è Ci orientiamo su una valvola di traboccamento comandata a pilota UV 824 DN 200, valore s 180, intervallo di regolazione 4 12, una valvola in acciaio inox relativamente economica, leggera e precisa da regolare. Conformemente a questo esempio, sceglieremo una tubatura in DN 40. E ancora un esempio. Ci orientiamo su una valvola di depressurizzazione con possibilità d'uso del CIP, con la quale ridurre la pressione di 1-3 l/min di acqua completamente demineralizzata da 2-4 auf 0,7. La tubatura è in DN 25 con giunti a morsetto a norma DIN In base ai dati d'esercizio calcoliamo il valore di Nel nostro esempio, nella tubatura DN 40 con una portata di 7, avreo quindi una velocità di flusso pari a La valvola dovrebbe avere un valore s di almeno 1,3 x valore = 1,3 x 0,16 = 0,21 della tubatura, cosa che vale in particolare per quelle valvole che lavorano con un circuito di controllo.

3 Ci orientiamo per un riduttore di pressione tipo 152 DN 25, valore s 3,5, intervallo di regolazione 0,8-2,5, una valvola in acciaio inox, in esecuzione curva, levigabile. Ci siamo orientati su questo modello anche se il valore s della valvola è relativamente alto e la pressione a valle richiesta non rientra nell'intervallo di regolazione indicato. Diversi test da banco effettuati dimostrano effettivamente che questa valvola è particolarmente idonea per le condizioni operative suenzionate. Valvole di controllo della pressione dei gas Rilevamento del valore Per il progetto e, comunque, prima della scelta di una valvola occorre calcolare il valore dai dati d'esercizio inerenti l'ambito di lavoro della valvola. d'esercizio non vanno superate le velocità di flusso nelle tubature. Qualora non esistano indicazioni progettuali, si consiglia In caso di gradienti di pressione subcritici, ovvero quando Page No. DM/ Standing Questo esempio dovrebbe dimostrare che, previa conoscenza delle condizioni operative, in casi speciali è possibile utilizzare le valvole coi relativi accessori anche al di fuori dei campi d'applicazione indicati nel catalogo. fino a 10 m fino a 100 m fino a 1 fino a 10 oltre Questi valori orientativi approssimativi sono validi per diametri delle linee a partire da DN 80. In caso di larghezze nominali inferiori occorre applicare velocità di flusso inferiori. Per il rilevamento della velocità di flusso è necessario il flusso volumetrico a condizioni d'esercizio. Esso viene calcolato nel seguente modo: In caso di gradienti di pressione sovracritici, ovvero quando Nel nostro esempio sono poi indicati i flussi volumetrici a monte ed a valle della valvola: QN Q1 Q2 N p t1 t2 w1 w2 d1 d2 flusso volumetrico in condizione normale flusso volumetrico a monte della valvola flusso volumetrico a valle della valvola densità in condizione normale temperatura d'aspirazione temperatura di mandata velocità nella tubatura a monte della valvola velocità nella tubatura a valle della valvola diametro della linea a monte della valvola diametro della linea a valle della valvola kg/m³ Ci orientiamo su una valvola di depressurizzazione in acciaio inox per QN max. 1200, temperatura d'esercizio 20, densità 2 kg/m³, pressione a monte sovrapressione, pressione a valle da regolare 7 sovrapressione. Il gradiente di pressione è subcritico, perchè è Se nel nostro esempio il progettista ha consentito solo velocità di flusso massime di 20 a monte e 15 a valle della valvola, i diametri delle linee richiesti sono: Di conseguenza, si consiglia di utilizzare una tubatura DN 50 a monte della valvola, e DN 65 a valle della valvola. Nel nostro esempio, le velocità di flusso sarebbero quindi abbiamo quindi Valore s 1,3 valore = 1,3 x 11,54 = 15 della tubatura a monte della valvola. A valle della valvola, conformemente alla velocità di flusso, la linea va ampliata di più livelli, cosa che vale in particolare per le valvole che lavorano con un circuito di controllo.

4 Il valore s della valvola selezionata dovrebbe corrispondere al valore calcolato e provvisto dei supplementi richiesti. La maggior parte delle valvole lavorano al meglio nell intervallo del valore s compreso fra 10 e di pressione DM 502, 505, 506, 510, 762 e 765, lavorano anche in modo soddisfacente con portate inferiori. Selezionare l intervallo di regolazione in modo tale che il valore nominale si avvicini il più possibile al limite superiore. Per esempio, nel caso di una pressione da regolare a 2,3, prendere l intervallo di regolazione 0,8-2,5 e non quello 2-5, poiché gli scarti di regolazione dipendenti dall esercizio sarebbero decisamente più grandi. Se, in casi particolari, l intervallo di regolazione non fosse sufficientemente ampio, in caso di carico basso della valvola e sollecitazioni ridotte, è possibile scendere al di sotto del valore dell intervallo di regolazione (precisione di regolazione). Quindi, un riduttore di pressione con, per esempio, un intervallo di regolazione 0,8-2,5 può lavorare in modo soddisfacente anche a 0,5. Stiamo cercando una valvola di traboccamento in grado di far scaricare nell'atmosfera 2000 di aria calda a 60 e 4. Il gradiente di pressione è sovracritico, perchè è abbiamo quindi Valore s 1,3 x valore = 1,3 x 32,3 = 42 Il flusso volumetrico a condizioni d esercizio è Page No. DM/ Standing In caso di fluidi tossici o infiaabili occorre eventualmente utilizzare un cappello chiuso, possibilmente con tenuta a vite di regolazione, e va previsto anche un attacco per condotta di ritorno (manicotto sul cappuccio) dove si può deviare il fluido che fuoriesce in caso di difetti dell'unità di comando. e in seguito ad una velocità di flusso massima pari a 20 il diametro della linea è almeno In base ai dati d esercizio abbiamo rilevato che il valore s dovrebbe essere pari almeno a 15. Secondo la nostra tabella di selezione sono quindi disponibili diverse serie di valvole. Decidiamo di scegliere il riduttore di pressione tipo 652 DN 50, valore s 18, intervallo di regolazione 4-8. Di norma, questa valvola è fatta con materiali particolarmente idonei per il tipo di utilizzo che se ne deve fare. Inoltre, si contraddistingue per un'alta precisione di regolazione, per il peso In base ai dati calcolati e considerando le caratteristiche del fluido ci siamo orientati su una valvola di traboccamento MANKENBERG UV 4.1 DN 100, valore s 100, intervallo di regolazione 2-5, una valvola relativamente economica e precisa da regolare, particolarmente idonea per il caso applicativo Valvole di controllo della pressione del vapore Rilevamento del valore Zur Auslegung bzw. vor Auswahl eines Ventils wird zunächst aus den Betriebsdaten, unter denen das Ventil arbeiten soll, der - Wert errechnet. Da in den meisten Fällen weder Tabelle noch Diagra für das spezifische Volumen von Wasserdampf greif sind, kann man durch Berechnung nach folgenden Formeln, in denen der Wasserdampf als ideales Gas behandelt wird, zu einem hinreichend genauen Ergebnis gelangen. In caso di gradienti di pressione subcritici, ovvero quando G Q1 Q2 p t1 t2 w1 w2 d1 d2 portata di massa flusso volumetrico a monte della valvola flusso volumetrico a valle della valvola temperatura d'aspirazione temperatura di mandata velocità nella tubatura a monte della valvola velocità nella tubatura a valle della valvola diametro della linea a monte della valvola diametro della linea a valle della valvola kg/h Ci orientiamo su una valvola di depressurizzazione in acciaio inox, in grado di ridurre da 4 a kg/h di vapore saturo. Il gradiente di pressione è subcritico, perchè è In caso di gradienti di pressione sovracritici, ovvero quando La temperatura del vapore acqueo in condizioni di saturazione (vapore saturo) può essere calcolato in modo approssimativo con la formula Dal momento che il volume specifico e la temperatura sono sconosciuti, calcoliamo con la formula Dopo aver rilevato la temperatura

5 calcoliamo Valore s 1,3 x valore = 1,3 x 12,9 = 16,8 d'esercizio non vanno superate le velocità di flusso nelle tubature. Qualora non esistano indicazioni progettuali, si consiglia vapore di scarico vapore saturo vapore surriscaldato Questi valori orientativi approssimativi sono validi per diametri delle linee a partire da DN 80. In caso di larghezze nominali inferiori occorre applicare velocità di flusso inferiori. Per il rilevamento della velocità di flusso è necessario il flusso volumetrico a condizioni d'esercizio. Esso viene calcolato nel seguente modo: Nel nostro esempio sono poi indicati i flussi volumetrici a monte ed a valle della valvola: In base ai dati d esercizio abbiamo rilevato che il valore s dovrebbe essere pari almeno a 16,8. Secondo la nostra tabella di selezione sono quindi disponibili diverse serie di valvole. Decidiamo di scegliere il riduttore di pressione tipo 652 DN 50, valore s 18, intervallo di regolazione 2-5. Di norma, questa valvola è fatta con materiali particolarmente idonei per il tipo di utilizzo che se ne deve fare. Inoltre, si contraddistingue per un'alta precisione di regolazione, per il peso Ci orientiamo su una valvola di depressurizzazione per la soffiatura della fuliggine di una caldaia 8 t/h con la quale si possa ridurre la pressione del vapore surriscaldato a 460 da 100 a 20. Il gradiente di pressione è sovracritico, perchè è Dal momento che il volume specifico al momenti ci è sconosciuto, calcoliamo Se nel nostro esempio il progettista ha consentito solo velocità di flusso massima di 25 i diametri consentiti delle linee sono: Di conseguenza, si consiglia di utilizzare una tubatura DN 65 a monte della valvola, e DN 80 a valle della valvola. Page No. DM/ Standing Selezionare l intervallo di regolazione in modo tale che il valore nominale si avvicini il più possibile al limite superiore. Per esempio, nel caso di una pressione da regolare a 2,3, prendere l intervallo di regolazione 0,8-2,5 e non quello 2-5, poiché gli scarti di regolazione dipendenti dall esercizio sarebbero decisamente più grandi. Se, in casi particolari, l intervallo di regolazione non fosse sufficientemente ampio, in caso di carico basso della valvola e sollecitazioni ridotte, è possibile scendere al di sotto del valore dell intervallo di regolazione (precisione di regolazione). Quindi, un riduttore di pressione con, per esempio, un intervallo di regolazione 0,8-2,5 può lavorare in modo soddisfacente anche a 0,5. Nel nostro esempio, le velocità di flusso nella tubatura sarebbero quindi Valore s 1,3 valore = 1,3 x 9,33 = 12,1 Il flusso volumetrico a condizioni d esercizio è della tubatura a monte della valvola. A valle della valvola, conformemente alla velocità di flusso, la linea va ampliata di più livelli, cosa che vale in particolare per le valvole che lavorano con un circuito di controllo. e in seguito ad una velocità di flusso massima pari a 50 il diametro della linea è almeno Di conseguenza, si consiglia di utilizzare una larghezza nominale della linea pari a DN 50 a monte della valvola, mentre deve essere DN 100 a valle della valvola. Il valore s della valvola selezionata dovrebbe corrispondere al valore calcolato e provvisto dei supplementi richiesti. La maggior parte delle valvole lavorano al meglio nell intervallo del valore s compreso fra 10 e di pressione DM 152, 505 e 701, lavorano anche in modo soddisfacente con portate inferiori. In base ai dati calcolati e considerando le condizioni d esercizio particolari, decidiamo di scegliere la valvola di depressurizzazione a doppia sede DM 401 ZK DN 50/80, con un valore s pari a 16, campo di regolazione da 15 a 25, con aortizzatore regolabile e sedi e sedi coniche corazzate, un modello che è stato testato positivamente in molti sistemi di soffiatura della fuliggine.