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Cosa significa in pratica la perdita della valvola di controllo
Le classi di perdita delle valvole di controllo sembrano una piccola nota in fondo a una scheda tecnica, ma definiscono una condizione di accettazione misurabile: quanto fluido può passare attraverso una valvola quando è completamente chiusa. Lo standard più ampiamente citato, ANSI/FCI 70-2, divide le perdite dalla sede in sei classi, da una condizione di progettazione non testata a una chiusura a tenuta di bolle. La norma IEC 60534-4 segue la stessa logica, quindi la terminologia rimane coerente nei progetti internazionali. Se viene specificata la classe sbagliata, il risultato è una valvola troppo costosa, un processo che perde prodotto attraverso la sede o una valvola che non supera il test di accettazione in fabbrica. Ogni classe di perdita dovrebbe quindi essere verificata rispetto alla pressione di processo, alle proprietà del fluido e al servizio di intercettazione prima di effettuare un ordine di acquisto.
ANSI/FCI 70-2 Classei di perdita da I a VI
La norma FCI 70-2 definisce sei classi di perdita delle sedi per le valvole di controllo. La tabella seguente li riassume dal livello di prestazione più flessibile a quello più rigido. Per le classi da II a IV, la perdita ammissibile è espressa come percentuale della capacità nominale della valvola, ovvero il flusso che passerebbe attraverso la valvola alla corsa nominale e alla caduta di pressione di riferimento. La capacità nominale si basa sul coefficiente di flusso della valvola, quindi è necessario sapere come calcolare e applicare il Cv della valvola per interpretare correttamente la tabella.
| Class | Perdita consentita | Costruzione del sedile | Servizio tipico |
|---|---|---|---|
| I | Non è richiesto alcun test di tenuta | Metallo con metallo | Integrità strutturale, nessuna garanzia di spegnimento |
| II | 0,5% della capacità nominale della valvola | Metallo con metallo | Servizio industriale generale con interruzione moderata |
| III | 0,1% della capacità nominale della valvola | Metallo con metallo | Seduta in metallo migliorata senza parti morbide |
| IV | 0,01% della capacità nominale della valvola | Metallo con metallo | Utilizzo standard della valvola di controllo con sede metallica |
| V | 5×10 -4 mL/min per pollice di diametro della porta per differenziale psi | Metallo, lappato o aderente | Gas ad alta pressione e processi critici |
| VI | Da 0,15 a 6,6 ml/min, a seconda della dimensione della porta | Sede morbida (PTFE, EPDM, PEEK) | Chiusura a tenuta di bolle per gas e liquidi puliti |
La classe V è intenzionalmente più rigorosa rispetto alle classi basate sulla capacità. Il suo limite è un tasso volumetrico fisso per pollice di diametro della porta per psi di pressione differenziale, non una percentuale di capacità. Anche la classe VI è valutata in base al volume diretto, con i limiti fissati in base al diametro della porta.
Cosa significa ciascuna classe di perdita in servizio
Classi con seduta in metallo: da II a V
La Classe II è lo standard industriale generico per le valvole a sede metallica. Fornisce una garanzia pratica che la valvola si chiude, ma non che si chiuda ermeticamente. La Classe III migliora la sede grazie ad una migliore finitura superficiale e parti di montaggio più strette, mentre la Classe IV è la specifica di punta per le valvole di controllo con sedi metalliche. Con le sedi sovrapposte e un accurato allineamento, la classe IV può superare un test di fabbrica senza perdite visibili, ma in servizio consente una piccola infiltrazione che deve essere accettata. La Classe V viene utilizzata quando il fluido è un gas prezioso, un gas pericoloso o quando le perdite della sede devono essere ridotte al minimo nonostante l'elevata pressione differenziale. Mantenere una valvola di classe V in tali condizioni richiede una rettifica di precisione, carichi stabili delle tubazioni e un attuatore potente con una spinta sufficiente per comprimere le superfici di tenuta metalliche.
Classe con seduta morbida: chiusura a tenuta di bolle
La classe VI è la classe a tenuta di bolle. Si ottiene con un materiale di seduta morbido come PTFE, EPDM, FKM o PEEK, che si deforma leggermente sotto la forza di chiusura e riempie le irregolarità della sede. Poiché il materiale è più morbido della controfaccia metallica, la valvola può raggiungere livelli di perdita che le sedi metallo su metallo non possono raggiungere senza un'ampia lappatura. La Classe VI è comune nell'isolamento del gas, nell'acqua pulita e nei sistemi di processo in cui il fluido è sufficientemente pulito da evitare l'erosione della sede.
Per applicazioni idriche, HVAC o antincendio in cui è richiesta una chiusura ermetica a pressione moderata, a valvola a farfalla wafer a tenuta morbida con un sedile in EPDM è un percorso diretto ed economico verso le prestazioni di classe VI. Quando il fluido è corrosivo, a Valvola a sfera flangiata in acciaio inox con sede in PTFE fornisce la stessa chiusura a tenuta di bolle senza fare affidamento su una coppia metallo-metallo lappata.
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Le classi di perdita hanno senso solo se sono definite le condizioni di prova. FCI 70-2 e IEC 60534-4 specificano il mezzo di prova, la pressione di prova, l'intervallo di temperatura e la perdita consentita per ciascuna classe. La normale procedura di fabbrica segue la sequenza seguente:
- Posizionare la valvola in posizione completamente chiusa e collegare il mezzo di prova al lato a monte.
- Applicare il differenziale di pressione specificato e consentire alla pressione di stabilizzarsi.
- Lasciare che le sedi morbide o le superfici di tenuta metalliche raggiungano una temperatura stabile prima della misurazione.
- Raccogliere il flusso di perdita durante la durata del test specificata o contare le bolle per la classe VI.
- Per la classe I le perdite non vengono misurate; il requisito è limitato alla progettazione strutturale.
L'acqua o il cherosene sono comuni per i test sui liquidi, mentre l'aria o l'azoto sono comuni per i test sui gas. Il test del gas generalmente produce una perdita misurata più elevata rispetto al test dell'acqua perché la viscosità del gas è inferiore, quindi una valvola che passa con l'acqua potrebbe comunque guastarsi con il gas. La classe VI viene quindi normalmente controllata con aria o azoto e valutata mediante conteggio delle bolle.
Come scegliere la giusta classe di perdita
Scegliere una classe di perdita non significa scegliere il numero più alto. La classe corretta dipende da cosa gestirà la valvola e dai costi di guasto che si è disposti ad accettare. I principali fattori di selezione sono:
- Pressione differenziale. Una pressione più elevata aumenta le perdite a parità di geometria della sede, quindi una classe più rigorosa deve essere abbinata a una maggiore spinta dell'attuatore.
- Temperatura. I materiali con sede morbida perdono la loro capacità di tenuta a temperature elevate, quindi il servizio con vapore caldo o olio diatermico normalmente richiede un design di classe IV o V con sede metallica.
- Condizione fluida. Fluidi sporchi, incrostazioni o cavitazione danneggeranno rapidamente un sedile morbido; la classe IV è spesso più stabile per tali servizi.
- Sicurezza ed emissioni. I fluidi infiammabili, tossici o odorosi richiedono la perdita pratica più bassa, che è la classe VI per i modelli con sede morbida o la classe V per i modelli con sede metallica.
- Manutenibilità. Una sede morbida può essere sostituita durante una revisione di routine, mentre una sede metallica potrebbe dover essere rettificata e lappata, aumentando i tempi di inattività.
Per la chiusura a tenuta di bolle in un nuovo sistema idrico o di processo, sia le valvole a farfalla che le valvole a sfera possono raggiungere la classe VI, ma i loro requisiti di portata, coppia e installazione differiscono. Prima di scegliere tra i due stili, è utile farlo confrontare valvole a farfalla e valvole a sfera per abbinare il modello della valvola alla disposizione delle tubazioni e alla coppia dell'attuatore.
La capacità di pressione del materiale del corpo limita anche il test pratico di tenuta, quindi quello del produttore valori di pressione-temperatura delle valvole in acciaio fuso dovrebbe essere rivisto insieme alla classe di perdita. Una classe ristretta sulla carta non aiuta se il corpo o il rivestimento non sono in grado di gestire il campo di pressione operativa.
Approvvigionamento e accettazione: verifiche finali
In una specifica di approvvigionamento, scrivere la classe di perdita insieme al mezzo di prova, alla pressione di prova, alla durata della prova e al criterio di accettazione. Un'etichetta di classe senza condizioni di test è solo un'intenzione progettuale. Richiedere il rapporto di prova di fabbrica e confermare che l'attuatore, lo stelo e la sede siano compatibili prima dell'installazione. Se la pressione operativa effettiva è superiore alla pressione di prova, anche le perdite in servizio saranno maggiori e la classe potrebbe non essere mantenuta. Mantenere lo stesso rigore durante la manutenzione: sostituire le sedi, lappare leggermente le superfici danneggiate o sostituire le sedi morbide quando iniziano le perdite e convalidare la valvola riparata con lo stesso metodo di prova. Una valvola che soddisfa la classe di perdita dichiarata è un componente prevedibile e manutenibile; uno che non diventi un costo operativo nascosto.
