Apparecchiature idrauliche valvole a fuso

Apparecchiature idrauliche valvole a fuso Apparecchiature idrauliche valvole a fuso
Apparecchiature idrauliche valvole a fuso

Apparecchiature idrauliche valvole a fuso

 
      
 


 
 
 VALVOLE DI REGOLAZIONE A FUSO
 
 
 
CARATTERISTICHE GENERALI
 
 
Le reti di distribuzione idrica hanno assunto sempre maggiore importanza nella gestione delle dotazioni idriche dovendo conciliriare le riserve disponibili e la domanda d’acqua sempre più crescente.
 
In genere la capacità della rete idrica di distribuzione è sempre maggiore della effettiva richiesta di utilizzazione , ciò comporta la necessità di ricorrere ad apparecchiature in grado di gestire in modo ottimale la distribuzione delle risorse idriche disponibili evitando lo spreco.
 
Un tipo di valvola appositamente sviluppata per realizzare questa funzione di regolazione è la valvola a fuso che è caratterizzata dalla capacità di modulare la portata d’acqua pur conservando una facile manovrabilità anche per notevoli gradi di parzializzazione che comportano elevati carichi idrostatici all’ingresso della stessa ed elevata differenza di pressione d’esercizio.
 
 
L’utilizzo della valvola a fuso mediante attuatori di regolazione , permette di impiegarla in sistemi di controllo con molteplici funzionalità.
La regolazione della portata d’acqua attuata dalla valvola a fuso avviene mediante lo scorrimento orizzontale di un otturatore azionato meccanicamente da un sistema biella-manovella ; la speciale camera, compensata, permette di eliminare ogni possibile vibrazione e carico idrodinamico anomalo , inoltre il suo speciale profilo interno è studiato in modo da eliminare ogni fenomeno di cavitazione .
L’otturatore , muovendosi in chiusura nella stessa direzione del flusso del liquido, permette la modulazione della portata con minimo sforzo di manovra
 
 
                                  


Schema di una valvola a fuso

 
 
 
CAVITAZIONI CAUSE ED EFFETTI
 
 
Ogni qualvolta si voglia regolare o interrompere un flusso d’acqua bisogna farlo sempre attraverso una riduzione della sezione di passaggio che genera , inevitabilmente , un aumento della velocità accompagnato da una caduta di pressione.
 
Se in vena contratta tale pressione scende al disotto della pressione di vapore saturo dell’acqua , si genera vapore con conseguente rilascio di bolle gassose nella zona di depressione.
In questa situazione le bolle di vapore spinte dal flusso , a causa della differenza di pressione a valle , implodono ritrasformandosi in liquido e danneggiando le pareti circostanti.
 
 
Gli shock dovuti alle elevate pressioni localizzate sulle pareti delle valvole e della condotta causano notevoli danni alle medesime oltre a generare una fastidiosissima rumorosità accompagnata da vibrazioni molto dannose.
Lo speciale profilo della valvola a fuso Di Nicola convoglia il flusso d’acqua contro le pareti del corpo valvola e della condotta adiacente creando , nel proprio interno, un’area di collasso delle bolle di vapore responsabili del fenomeno di cavitazione impedendo che le stesse possano entrare in contatto con le pareti della valvola o della condotta di valle causandone ingenti danni
 
 


 


Effetto cavitazione e area di collasso
nelle valvole Di Nicola

                                       
 
 
 
 
Fenomeni di cavitazione
 
  
 
 
 
 
COMPORTAMENTO IDRAULICO DELLA VALVOLA A FUSO
 
Da prove su valvole a fuso Di Nicola effettuate presso l’Istituto di Idraulica Agraria - Università di Napoli già dal 1991 è stato riscontrato che le valvole Di Nicola , se utilizzate in modo corretto, non subiscono fenomeni di cavitazione.
                                  

Andamento della pressione all’interno della valvola
 
 
L’andamento della pressione piezometrica all’interno della valvola a fuso è stata riportata , schematicamente , nella fig. 1
sotto indicata
 
                          



 
 
Andamento pressione piezometrica
 
 
 
 
 
Sezione A = Pressione a monte della valvola (Hm)
 
Sezione B = Pressione appena prima dell’otturatore
 
Sezione C = Pressione minima all’interno della valvola
 
Sezione D = Pressione a valle della valvola (Hv)
 
 
La differenza (Hm-Hv) = ∆H rappresenta la perdita di carico effettiva riscontrata sulla valvola
 
Il valore delle perdite di carico è definito , ad ogni grado di apertura della valvola dalla seguente formula :
 
                                                 ∆H = Kn x V2
                                                                  2g

    Con :                                                         
 
Kn = Coefficiente di perdita di carico al grado di apertura n
 
 
La perdita di carico δH viene invece recuperata nel tratto di condotta di valle dopo pochi diametri (sezione D) e dunque non interviene nel calcolo delle perdite di carico ma assume importanza rilevante nel definire il valore della pressione all’interno della valvola.
 
 
Calcolo della pressione minima nella sezione “C”
 
Durante i test sul modello di prova sono stati studiati i valori minimi della pressione in corrispondenza della sezione “C”
I valori medi di ∆H e δH ai vari gradi di apertura sono stati tabulati ed hanno permesso di elaborare il grafico di fig.2
 
 
                                      
 



 
 
 
 
Allo scopo di valutare il valore minimo della pressione nella sezione “C” , è necessario osservare la curva piezometrica ai vari gradi di apertura.
 
La pressione in corrispondenza alla sezione “C” , ai vari gradi di apertura sarà data da :
 
 
Pc = Hv- δH
 
 
Se il valore della pressione in “C” è > della pressione atmosferica , non si verificano fenomeni di cavitazione.
 
 
Se il valore della pressione in “C” è < della pressione atmosferica , è necessario analizzare la situazione per provvedere all’equipaggiamento necessario a fronteggiare i fenomeni di cavitazione.
 
 
 
Conclusioni
 
Dal diagramma di fig.2 si evince che la valvola ha un’eccellente comportamento in tema di cavitazione mostrando il suo punto di forza proprio in merito alla prevenzione del fenomeno di cavitazione.
 
Infatti la massima depressione  all’interno della valvola ha un valore di riferimento inferiore del 25% di ∆H , ma solo nella peggiore delle condizioni ossia quando il ∆H è relativamente ridotto.
 
 
Il flusso in uscita (sezione “C” ) è direzionato verso il centro della tubazione e l’eventuale presenza di bolle di vapore rimane convogliata al centro del flusso d’acqua e no può quindi causare danni alle strutture circostanti.
 
 
 
ESEMPIO DI DMENSIONAMENTO
 
 
Dati necessari :
 
Portata massima richiesta (Q – m3/s )
 
Pressione statica di monte (Hm-stat  - m.c.a.)
 
Pressione minima di monte a portata massima (Hm-min - m.c.a.)
 
Pressione massima di valle (Hv max– m.c.a.)
 
 
Esempio di calcolo :
 
Q = 0,80 m3/s
 
Hm-stat = 30 m.c.a.
 
Hm-min  = 16 m.c.a.
 
Hv max   = 12 m.c.a.
 
 
1) Determinazione del differenziale di pressione ∆H disponibile per far transitare la portata Q  richiesta :
 
 
                                    ∆H = (Hm-min  - Hv max ) = 16 -12 = 4 m.c.a
 
 
 
 
2) Determinazione della classe nominale di pressione PN  :
 
 
 
                                                  PN = 1,5 x Hm-stat  = 30 x 1,45 = 4,5 bar
 
 
La pressione nominale prescelta sarà quella immediatamente superiore al valore calcolato , scelta fra le classi unificate : nel nostro caso PN 16
 
3) Determinazione del diametro nominale da assegnare alla valvola.
Tranne nei casi in cui sia richiesta la presenza di un cestello fessurato o forato , si può adottare la seguente formula :
 
 
      

 
 
Il diametro da scegliere è immediatamente superiore fra i diametri unificati : nel caso dell’esempio DN 500
 
 
 
SEZIONE DI SCARICO
 
La sezione di scarico di una valvola a fuso può assumere tre forme :
 
 
1     Sezione standard
per uso normale di regolazione (diagramma coeff. Perdite di carico , curva 1)
 
 
2     Sezione di scarico
Per una regolazione nel caso di differenza di pressione elevata (diagramma coeff. Perdite di carico , curva 2).
 
 
3 Sezione di scarico a cilindro con fessure longitudinali
    Per una regolazione in presenza di pressione molto elevata (diagramma coeff. Perdite di  
    carico , curva 3).
 
 
                               



                                     

 
 
MATERIALI E DIMENSIONI
 








 
 
 
 
DESCRIZIONE
M A T E R I A L I
Corpo
Ghisa sferoidale GGG50- Fe S275JR
Albero
Acciaio inox Aisi 420 – Aisi 316
Glifo
Ghisa sferoidale GGG50 – Fe S275JR
                                         
 
DESCRIZIONE
M A T E R I A L I
Leva
Acciaio inox Aisi 304 – Fe S275JR
Otturatore
Acciaio inox Aisi 420 – Aisi 316
O-ring
Neoprene
 
 
 
DESCRIZIONE
M A T E R I A L I
Supporto
Acciaio inox Aisi 304 – Fe S275JR
O-ring di tenuta
Neoprene
Ghiera
Acciaio inox Aisi 304 – Fe S275JR
 
 
 





     
 
 
GAMMA DIMENSIONALE
 
 
DN
(mm)
A
B
C
D
(PN 10)
D
(PN 16)
D
(PN 25)
D
(PN 40)
L
100
150
110
110
220
220
235
235
200
125
180
125
125
250
250
270
270
250
150
210
143
143
285
285
300
300
300
200
240
170
170
340
340
360
375
400
250
290
203
220
395
405
425
450
500
300
330
236
255
445
460
485
515
600
350
380
280
285
505
520
555
580
700
400
420
324
330
565
580
620
660
800
450
430
330
340
615
640
670
685
900
500
455
372
388
670
715
660
755
1000
600
546
443
465
780
840
845
890
1200
700
637
512
525
895
910
960
995
1400
800
715
582
592
1015
1025
1085
1140
1600
900
780
685
655
1115
1125
1185
1250
1800
1000
870
730
750
1230
1255
1210
1360
2000
 
 
 




 
 


CAMPI DI IMPIEGO DELLE VALVOLE A FUSO
 
 
Questo tipo di valvole possono essere utilizzate nella soluzione di problemi di controllo della portata del fluido in circostanze quali :
 
 
 
 
 
 
 
 
  
 
 
 
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 




 
 
 
 
Esempio di applicazione di valvole a fuso
 
 
 
 
 
 
 
 
 
La Valvola a fuso Di Nicola può essere utilizzata in molte applicazioni
 
 
 
Ø Valvola a tenuta in condizioni di notevole pressione d’esercizio e elevate velocità di flusso
 
Ø Valvola anti colpo di ariete in condotta
 
Ø Valvola di non ritorno a pistone
 
Valvola regolatrice di pressione in condotta
 
Valvola a rilascio di pressione
 
Valvola di sicurezza
 
Valvola di scarico di fondo per dighe
 
 
 
ACCESORI A RICHIESTA
 
 
Anello anticavitazione
 
Cilindro fessurato
 
Colonnina di manovra
 
Asta di manovra
 
Sistema di controllo con GSM
 
Comando ad energia solare
 
Chiusura d’emergenza a contrappeso
 
Comando oleodinamico
 
ü Comando pneumatico
 
 
                                 



Esempio di applicazione valvola a fuso

 
                                         
  
VANTAGGI DELLE VALVOLE A FUSO “DI NICOLA”
 
 
 
1)    Il dimensionamento è basato sulle condizioni di esercizio
 
2)    L’uso dei dispositivi anticavitazione è limitato
 
3)    Utilizzo di boccole reggispinta autolubrificanti per lo stelo
 
4)    Tenuta fissata sul corpo valvola mediante O-ring facilmente sostituibile
 
5)    La valvola a fuso DI NICOLa è stata certificata da Ente riconosciuto a livello europeo
 
6)     DI NICOLA costruisce ed installa valvole a fuso dal 1981
 
7)     Costi ridotti qualora si possa utilizzare una valvola di dimensioni inferiori al diametro della condotta
 
8)     Ridotte perdite di carico
 
9)     Ulteriore sicurezza in caso di sovraccarichi
 
10) Minima usura della guarnizione O-ring e facile manutenzione della valvola
 
11) Certezza delle performance ed affidabilità certificate
 
12) Affidabilità arricchita da una lunga lista di referenze e di forniture eseguite
 
 
                                



                                                                   Fasi di lavorazione di una valvola a fuso
 
                                    
 
 
 
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