Qual è la differenza tra una valvola di ritegno di tipo oscillante e una valvola di ritegno di tipo wafer in termini di spazio di installazione e caduta di pressione?

La risposta diretta: a tipo wafer Valvola di ritegno vince sullo spazio di installazione: in genere lo è Da 5 a 10 volte più corto in termini di scartamento rispetto a una valvola di ritegno del tipo a battente con lo stesso foro nominale. Sulla caduta di pressione, il risultato dipende dalle condizioni del flusso: a valvola di ritegno a battente produce una caduta di pressione inferiore a flusso pieno e costante grazie al disco completamente aperto, mentre una valvola di ritegno di tipo wafer (a doppia piastra) introduce una resistenza leggermente superiore ma risponde molto più velocemente all'inversione del flusso, rendendola migliore per la protezione della pompa nei sistemi dinamici.

Comprendere i due disegni

A valvola di ritegno a battente utilizza un disco incernierato nella parte superiore del corpo valvola su un perno. Quando il flusso in avanti spinge il disco completamente aperto, questo oscilla all'indietro contro un arresto, lasciando il passaggio completo in gran parte non ostruito. Quando il flusso si interrompe o si inverte, la gravità e la contropressione riportano il disco nella sede chiusa. Questo design è stato utilizzato per oltre un secolo nelle condutture idriche, nei sistemi fognari e nelle condutture industriali in generale.

A tipo wafer Check Valve (comunemente un design a doppia piastra o doppio disco) è inserito tra due flange della tubazione senza le proprie estremità flangiate. Contiene due piastre semicircolari caricate a molla incernierate su un albero centrale. La molla garantisce una chiusura rapida nel momento in cui la velocità di avanzamento diminuisce, ben prima che si verifichi l'inversione completa del flusso. Il suo profilo sottile lo rende la scelta predefinita ovunque lo spazio per le tubazioni sia limitato.

Spazio di installazione: un chiaro vantaggio per la valvola di ritegno Wafer

La dimensione faccia a faccia è la differenza pratica più immediata tra questi due tipi di valvole di ritegno. Una valvola di ritegno di tipo oscillante necessita di una lunghezza interna del corpo sufficiente per consentire al disco di aprirsi completamente senza toccare il foro del tubo a monte: ciò richiede una lunghezza del corpo in scala con il diametro del tubo.

Per riferimento, a Valvola di ritegno a battente DN200 (8"). ASME B16.10 ha una lunghezza da faccia a faccia di circa 457 mm (18") . Un equivalente Valvola di ritegno tipo wafer DN200 è in genere solo 46–55 mm (1,8"–2,2") lungo - circa un decimo della lunghezza. Questa differenza diventa ancora più critica nelle tubazioni di grande diametro.

Oltre alla lunghezza da scartare, è necessaria anche una valvola di ritegno di tipo oscillante spazio aggiuntivo sopra il corpo valvola per la corsa dell'oscillazione del disco: questo spazio sopraelevato deve essere mantenuto libero in qualsiasi installazione, un vincolo che può essere difficile da soddisfare nelle sale pompe congestionate o nelle piattaforme a più livelli. La valvola di ritegno di tipo wafer non ha tale requisito.

Il peso è un altro fattore di installazione. A Valvola di ritegno di tipo oscillante in acciaio al carbonio DN300 (12"). alla Classe 150 pesa tipicamente circa 68-80 chilogrammi , mentre una valvola di ritegno di tipo wafer equivalente pesa solo 12-18 kg . Ciò riduce significativamente i requisiti di supporto dei tubi e il carico strutturale nei sistemi di tubazioni elevate.

Caduta di pressione: dove funziona ogni progetto

La caduta di pressione attraverso una valvola di ritegno viene espressa utilizzando il coefficiente di flusso Cv (o Kv in sistema metrico) o il coefficiente di resistenza K . Un valore K inferiore significa una minore caduta di pressione a una velocità di flusso equivalente.

Caduta di pressione della valvola di ritegno di tipo oscillante

Quando è completamente aperto, il disco di una valvola di ritegno di tipo oscillante si trova quasi parallelo al percorso del flusso, creando un'ostruzione minima. A velocità di flusso elevate e costanti (tipicamente sopra 3–4 m/s per l'acqua ), il valore K per una valvola di ritegno di tipo oscillante è compreso nell'intervallo di K = da 0,6 a 2,5 a seconda delle dimensioni e del design — relativamente basso per un dispositivo di non ritorno.

Tuttavia, la valvola di ritegno di tipo oscillante presenta un punto debole critico: richiede a velocità minima del flusso per mantenere il disco completamente aperto . Se la velocità del flusso scende al di sotto di questa soglia (spesso intorno 1,5–2,5 m/s ), il disco inizia a vibrare, oscillando tra parzialmente aperto e parzialmente chiuso. Ciò provoca un'usura accelerata del perno della cerniera e della sede, rumore e, nei casi più gravi, frattura del disco. Nei sistemi con condizioni variabili o di basso flusso, questo rappresenta un rischio operativo significativo.

Caduta di pressione della valvola di ritegno di tipo wafer

Una valvola di ritegno di tipo wafer (a doppia piastra) ha sempre un albero centrale e due piastre a semidisco nel percorso del flusso, anche quando è completamente aperta. Ciò introduce una resistenza intrinseca più elevata rispetto a un disco oscillante completamente aperto. I valori K tipici per le valvole di ritegno wafer a doppia piastra vanno da K = da 0,9 a 3,0 — leggermente superiore a un tipo swing a condizioni equivalenti.

In pratica, per a Valvola di ritegno wafer DN150 (6"). ad una velocità di flusso di 3 m/s in un sistema idrico, la caduta di pressione è tipicamente 0,10–0,18 bar — accettabile nella maggior parte dei sistemi di pompaggio in cui la prevalenza disponibile supera di gran lunga questo valore. Il compromesso è che la chiusura assistita da molla elimina completamente le vibrazioni del disco, rendendo il tipo wafer molto più affidabile su un ampio intervallo di flusso.

Velocità di chiusura e rischio di colpo d'ariete

La velocità di chiusura è direttamente collegata al colpo d'ariete: il picco di pressione generato quando una valvola di ritegno si chiude contro una colonna a flusso invertito. Questa è una delle differenze più consequenziali tra i due tipi.

Una valvola di ritegno di tipo oscillante si basa esclusivamente sulla gravità e sulla contropressione per chiudersi. Nei sistemi di grande diametro, il disco può contenere Da 0,5 a diversi secondi per chiudersi completamente dopo l'interruzione del flusso in avanti, momento in cui si è già sviluppata una significativa velocità inversa. Lo sbattimento risultante può generare picchi di pressione 5–10 volte la normale pressione di esercizio nei casi più gravi, si rischia il guasto del giunto del tubo e il danneggiamento del corpo della valvola.

Una valvola di ritegno di tipo wafer con assistenza a molla si chiude meno di 0,1 secondi nella maggior parte dei casi, abbastanza velocemente da chiudersi prima che si sviluppi un flusso inverso misurabile. Questo lo rende la scelta standard per linee di scarico della pompa , dove l'interruzione di corrente provoca un arresto istantaneo del flusso in avanti. La forza della molla è calibrata per garantire che il disco si chiuda contro una pressione differenziale prossima allo zero, eliminando sostanzialmente la condizione di sbattimento.

Orientamento dell'installazione e vincoli di montaggio

La flessibilità di orientamento differisce in modo significativo tra i due tipi di valvole di ritegno:

• Valvola di ritegno a battente: Deve essere installato con il perno della cerniera orizzontale. Può essere utilizzato in tubazioni orizzontali o in tubazioni verticali con solo flusso ascendente . L'installazione con flusso verticale verso il basso non è possibile poiché la gravità manterrà il disco chiuso indipendentemente dal flusso. L'orientamento dell'asse della cerniera deve essere verificato durante l'installazione.
• Valvola di ritegno tipo wafer: Le piastre a molla consentono l'installazione orizzontale, verticale verso l'alto e verticale verso il basso orientamenti del flusso, sebbene potrebbe essere necessario specificare la rigidità della molla per il servizio verticale discendente. Questa versatilità semplifica l'approvvigionamento e la progettazione delle tubazioni.
• Tratto diritto del tubo a monte: Una valvola di ritegno di tipo oscillante richiede un minimo di 5–10 diametri di tubo di tubo diritto a monte per garantire un flusso stabile e uniforme e prevenire le vibrazioni del disco. Una valvola di ritegno di tipo wafer richiede in genere solo 2–3 diametri di tubo , ancora una volta risparmiando spazio nelle installazioni compatte.

Riepilogo completo del confronto

Sulla base dei dati sopra riportati, ecco un quadro pratico per la selezione:

• Scegli un valvola di ritegno a battente per condutture idriche alimentate a gravità di grande diametro, sistemi fognari o qualsiasi applicazione con flusso stabile e ad alta velocità in cui il disco rimane costantemente aperto e lo spazio di installazione non è limitato.
• Scegli un tipo wafer Check Valve per applicazioni di scarico delle pompe (soprattutto quando l'interruzione di corrente rappresenta un problema), sistemi di tubazioni compatti, collettori paralleli multipompa, circuiti di acqua refrigerata HVAC e qualsiasi sistema con flusso variabile o pulsante.
• Nelle piattaforme offshore o negli skid di processo modulari dove ogni chilogrammo e ogni millimetro conta, la valvola di ritegno di tipo wafer è quasi sempre l'unica opzione pratica, indipendentemente dalle considerazioni sulla caduta di pressione.
• Se la caduta di pressione leggermente superiore della valvola di ritegno di tipo wafer costituisce un problema in un sistema critico dal punto di vista energetico, verificare la perdita di carico effettiva alla portata di progetto utilizzando i dati Cv del produttore: nella maggior parte dei casi, la la differenza nel costo energetico è trascurabile rispetto all'affidabilità e ai vantaggi in termini di spazio ottenuti.

La scelta del tipo di valvola di ritegno corretta non è semplicemente una decisione in termini di spazio o costi: influisce direttamente sull'affidabilità del sistema, sul rischio di colpi d'ariete e sulla frequenza di manutenzione a lungo termine. Far corrispondere il progetto della valvola di ritegno alle effettive condizioni di flusso dell'applicazione è il passo più importante che qualsiasi ingegnere o specialista in approvvigionamenti possa intraprendere.