Valvola Idraulica di Ritegno: Funzionamento e Applicazioni

Le valvole di ritegno, dette anche valvole di non ritorno, consentono il passaggio dei fluidi in una sola direzione. Vengono inserite negli impianti idraulici in posizione di uscita dove sia necessario evitare il ritorno del fluido, sia che si tratti di acqua sanitaria, aria, liquidi industriali, di scarico e di fognatura.

Il funzionamento della valvola di ritegno è automatico ed avviene in virtù della differenza di pressione tra la sezione a monte e quella a valle dell’otturatore. Sono disponibili in acciaio AISI 304 e AISI 316, in ottone, ghisa e plastica. La loro versatilità le rende adatte a svariate applicazioni.

Tipologie di Valvole di Ritegno

Parlare di valvole di ritegno, però, vuol dire parlare di numerose tipologie, come è possibile notare sul catalogo di Intertubi:

Valvola di ritegno doppio battente di tipo wafer: realizzata in acciaio CF8M, può essere installata con flusso verticale, orizzontale o inclinato.
Valvola di ritegno a clapet di tipo wafer: realizzata in acciaio AISI 316, può essere installata con flusso verticale o orizzontale.
Valvole di ritegno a molla: realizzate in acciaio AISI 316, presenta un meccanismo di chiusura dipendente dall’azione di una molla che va ad imporre la chiusura prevendo il flusso di ritorno.

La scelta di una tipologia di valvola rispetto ad un’altra dipende dalle singole applicazioni e dalle decisioni prese in fase di progettazione. La presenza di una filiera certificata e il rispetto delle normative vigenti in materia rende i prodotti eccellenti dal punto di vista strutturale.

Materiali Utilizzati

La loro centralità ed efficienza viene garantita anche mediante l’utilizzo di materiali alto-performanti e che consentano di sfruttare tali componenti in vari impianti ed in condizioni differenti:

Acciaio austenitico AISI-316: è un acciaio inossidabile della famiglia austenitica composto da un basso tenore di carbonio e tenori rilevanti di cromo, nichel e molibdeno. In particolare, questi tre elementi garantiscono un miglioramento della resistenza a corrosione: infatti, nichel e cromo sono elementi centrali negli acciai inossidabili mentre il molibdeno è un’aggiunta particolare di questa tipologia che tende a migliorarne ulteriormente le caratteristiche. Come tutti gli acciai, le caratteristiche meccaniche sono buone e la lavorabilità è discreta, consentendo di ottenere le forme desiderate.
PTFE: il politetrafluoroetilene è un materiale polimerico comunemente conosciuto come “Teflon”.

Applicazioni delle Valvole di Ritegno

Solitamente, le valvole di non ritorno vengono utilizzate in impianti idraulici per evitare che vi siano problemi di flusso in direzione opposta qualora si verifichino malfunzionamenti, spegnimenti o rotture delle pompe.

Tale tipologia di componenti è notevolmente diffusa e riuscire ad elencare tutti i casi pratici in cui possono essere utilizzati non è semplice:

Cilindri idraulici: consentono di evitare perdite di pressione in esercizio.

Tutti questi vantaggi, però, richiedono comunque che la filiera di prodotto sia certificata e che vengano svolti controlli e manutenzioni programmate nel tempo. Qualsiasi fase trascurata può rappresentare una fonte di cedimento e portare alla perdita di funzionalità.

Valvole di Ritegno a Comando Diretto e Pilotate

Nel campo della progettazione, realizzazione e installazione di centrali e impianti oleodinamici, le valvole di ritegno svolgono un ruolo fondamentale nel garantire un flusso controllato e prevenire il flusso inverso indesiderato. Esistono due principali tipologie di valvole di ritegno utilizzate in queste applicazioni: le valvole di ritegno a comando diretto e quelle pilotate.

Valvole di Ritegno a Comando Diretto

Nella progettazione e nella realizzazione di centrali e impianti oleodinamici, le valvole di ritegno a comando diretto sono ampiamente utilizzate per garantire un flusso unidirezionale del fluido. Queste valvole sono progettate per aprire e chiudere automaticamente in base alle differenze di pressione tra l’ingresso e l’uscita del sistema. Offrono una soluzione affidabile per prevenire il flusso inverso indesiderato e proteggere i componenti dell’impianto. Le valvole a comando diretto sono disponibili in diverse dimensioni e configurazioni per adattarsi alle specifiche esigenze dell’applicazione.

Valvole di Ritegno Pilotate

Nelle applicazioni più complesse e nelle centrali o negli impianti oleodinamici che richiedono un maggiore controllo del flusso, vengono impiegate le valvole di ritegno pilotate. Queste valvole consentono un controllo più preciso e personalizzato del flusso inverso grazie a un sistema di pilotaggio esterno. La valvola pilota controlla l’apertura e la chiusura della valvola principale in base alle condizioni specifiche dell’impianto. Le pilotate offrono un’ampia gamma di opzioni di configurazione e sono utilizzate in applicazioni che richiedono una regolazione più fine del flusso, come centrali idroelettriche, impianti di sollevamento e sistemi di controllo oleodinamico industriale.

Applicazioni e Vantaggi delle Due Tipologie

Le valvole di ritegno a comando diretto sono comunemente utilizzate nelle centrali e negli impianti oleodinamici in cui è necessario un flusso unidirezionale per garantire il corretto funzionamento dei componenti e la sicurezza del sistema. Queste valvole sono impiegate in applicazioni come impianti di sollevamento, sistemi di trasmissione di energia idraulica e centrali di potenza idraulica. Offrono affidabilità, semplicità d’uso e un’ampia gamma di opzioni di configurazione per adattarsi alle specifiche esigenze del progetto.

Le pilotate, d’altra parte, trovano impiego in applicazioni più complesse che richiedono un controllo più preciso del flusso inverso. Sono ampiamente utilizzate in centrali idroelettriche, sistemi di controllo industriale, centrali oleodinamiche e sistemi di movimentazione e sollevamento pesanti. Le valvole pilotate offrono una regolazione più accurata del flusso e consentono di adattare il sistema alle specifiche condizioni di funzionamento.

Valvole di Ritegno Sbloccabili Idraulicamente

Le valvole di ritegno svolgono un ruolo cruciale nel controllare il flusso dei fluidi all’interno dei sistemi. Tra queste, le valvole di ritegno sbloccabili idraulicamente rappresentano una soluzione versatile e fondamentale. La loro caratteristica distintiva è la capacità di permettere il flusso del fluido, mentre bloccano il flusso in direzione opposta. Questa capacità di blocco bidirezionale le rende ideali per il controllo del flusso in situazioni in cui la tenuta è essenziale. Inoltre, queste valvole sono in grado di mantenere la perfetta tenuta anche per lunghi periodi di inattività, garantendo un funzionamento affidabile.

Applicazioni delle Valvole di Ritegno Sbloccabili

Questo tipo di valvole di ritegno trova applicazione in una vasta gamma di settori e situazioni. Sono particolarmente utili nelle applicazioni in cui la tenuta del fluido è essenziale, come nei sistemi idraulici delle industrie chimiche, petrolifere e farmaceutiche. Inoltre, sono ideali per l’uso in sistemi di frenatura idraulica, sistemi di trasmissione di potenza e sistemi di controllo del flusso. La loro versatilità li rende un componente fondamentale nei sistemi idraulici moderni, contribuendo a garantire un funzionamento sicuro ed efficiente.

Sicurezza e Posizionamento delle Valvole

Per garantire una sicura chiusura del cono valvola, è essenziale posizionare correttamente le valvole. I due attacchi d’utenza devono essere collegati a un sistema di scarico e posizionati al centro del cursore del distributore. Questo assicura che il fluido sia indirizzato in modo corretto e che la valvola sigilli efficacemente. Il corretto posizionamento delle valvole contribuisce a prevenire perdite indesiderate e a mantenere l’efficienza del sistema idraulico.

Orientamento del Flusso e Installazione

Sono molti i fattori che possono determinare la posizione e l’orientamento del flusso nell’installazione delle valvole di ritegno, i principali possono essere considerati il disegno del sistema di pompaggio e prioritariamente gli spazi disponibili. Ma non tutte le valvole di ritegno sono adatte ad ogni tipo di installazione.

Installazione con flusso verticale: È un tipo di installazione tipica nei sistemi di pescaggio e pompaggio dell’acqua, per non lasciare la pompa senza liquido, ma anche in situazioni in cui i problemi di ingombro lo richiedano. Facilita di sicuro la chiusura della valvola di ritegno per gravità ed è attuabile anche con dispositivi non azionati da una molla. Quindi posso scegliere anche qui qualunque tipo di valvola in funzione dei più svariati parametri tecnici ma anche commerciali.
Installazione con flusso orizzontale: A proposito delle valvole a flusso orizzontale, che come visto in precedenza costituiscono la soluzione più comune e di più facile realizzazione, le valvole a clapet rappresentano dei componenti fondamentali. Il loro funzionamento è molto semplice e il ritegno è garantito dal fluido stesso che, nel tentativo di fluire in direzione contraria, porta alla chiusura dell’elemento basculante e alla chiusura del passaggio stesso. Le valvole a clapet, quindi, rappresentano una soluzione efficace in molte applicazioni e impianti, ma bisogna prestare attenzione al caso specifico.
Installazione con flusso obliquo: Quando utilizziamo questo tipo di orientamento del flusso dobbiamo tenere conto che ogni impurità presente nel fluido tende ad andare verso il basso e potrebbe depositarsi sulla sede della valvola e quindi impedirne un corretto funzionamento, va quindi prevista in alcuni casi una buona filtrazione. E’ la situazione più difficile in cui possono operare le valvole di ritegno, in questo caso l’azione della gravità non aiuta la chiusura e quindi in questo caso è possibile utilizzare solamente valvole con molle adatte a garantire una perfetta chiusura.

L’installazione svolge, inoltre, un ruolo fondamentale perché se non viene svolta correttamente può portare ad ulteriori problematiche sia per la valvola che per l’impianto stesso.

Altri Tipi di Valvole

Le valvole di intercettazione sono quelle che appunto intercettano il flusso e consentono quindi il passaggio completo del fluido o l’arresto, senza che vi sia la possibilità che avvenga una regolazione intermedia. Queste valvole vengono impiegate per isolare dispositivi che vengono messi in funzione solamente in circostanze specifiche oppure sono in manutenzione.
Questa tipologia di valvole permette di regolare la portata o la pressione del fluido durante il processo industriale. Questo processo avviene perché è possibile regolare la collocazione dell’otturatore tra la posizione di apertura e di chiusura della valvola. In questa tipologia di valvole speciali rientrano le valvole di ritegno dette anche di non ritorno perché mandano il flusso nella direzione desiderata. Inoltre, sempre in questa categoria rientrano le valvole di sicurezza, utilizzate soprattutto per evitare eccessi di pressione negli impianti e anche per tutelare le membrane delle pompe.

Valvole Antiriflusso

La valvola antiriflusso ha il compito di creare una barriera efficace ad un eventuale ritorno di flusso idrico che proviene dalla rete della fogna, anche se vi è un sovraccarico. Se si verifica un riflusso il piattello si chiude automaticamente con la spinta dell’acqua.

Tipi di Valvole di Ritegno e Loro Caratteristiche

Di seguito sono riportati diversi tipi di valvole di ritegno e le loro caratteristiche principali:

Art. 1: È adatta per impiantistica civile ed industriale, il sistema di chiusura è costruito da un sistema a piattello a doppio battente la cui azione è aiutata da un sistema di molle. È un sistema di chiusura molto rapido che limita il problema del colpo di ariete, e la sua forma limita le perdite di carico durante il funzionamento.

Art. 2: Il sistema di chiusura è un clapet che scende per gravità chiudendo il passaggio, non sono dotate di molla. Anche questo è un sistema di chiusura rapido ma più soggetto a eventuali colpi di ariete.

Art. 3: Il funzionamento è uguale alla precedente ma il tutto è contenuto in un corpo di acciaio inox con estremità filettate.

Art. 4: Il sistema di ritegno di questa valvola è realizzato da un disco comandato in mancanza di contropressione da una molla che assicura tenuta tra piattello e corpo.

Art. 5: Una valvola di ritegno a disco con comando a molla, contenuta in un corpo in acciaio inox con estremità filettate che facilitano il montaggio.

Tutti i modelli sono realizzati in acciaio inossidabile austenitico AISI 316, un materiale particolarmente adatto per un utilizzo nell’industria alimentare, chimica, farmaceutica, e nel settore petrolchimico.

Ulteriori Tipi di Valvole di Ritegno

Valvole a labbro: sono composte da un elemento elastico, il labbro, che si adatta perfettamente a una sede del corpo della valvola, impedendo il passaggio del fluido in senso contrario. Questo tipo di valvole, oltre ad essere il più economico e a garantire una buona tenuta, hanno anche il vantaggio di consentire un maggior flusso del liquido rispetto ad altre soluzioni.
Valvole a ombrello: sono composte da un disco flessibile che, in caso di flusso del liquido in una determinata direzione, si solleva permettendo il passaggio del fluido. In caso contrario, il disco aderisce perfettamente alla sede impedendo il passaggio del liquido in direzione opposta.
Valvole di ritegno a sfera: In generale, le valvole di ritegno a sfera sono semplici ed economiche. I vantaggi sono la compattezza e l'assenza di parti esterne, che contribuiscono a mantenere basso il prezzo e alta l'affidabilità. Grazie al design a passaggio libero, le valvole di ritegno a sfera sono comunemente utilizzate nelle applicazioni per il trattamento delle acque reflue. Un passaggio totale e liscio garantisce un flusso completo attraverso la valvola e impedisce la formazione di depositi solidi alla base.
Valvole di ritegno a battente: Le valvole di ritegno a battente sono le valvole di ritegno più comuni. Sono poco costose e non richiedono alimentazione o controllo esterno per funzionare, poiché il flusso e la pressione determinano il funzionamento della valvola. Il design della valvola prevede un'apertura a passaggio totale che la rende efficiente grazie alle sue caratteristiche di bassa perdita di carico. Le valvole di ritegno a battente sono generalmente utilizzate per i sistemi in cui il rischio di sbalzi di pressione è basso.
Valvole di ritegno a disco inclinabile: Le valvole di ritegno a disco inclinabile hanno un aspetto simile alle valvole a farfalla eccentriche. La doppia eccentricità dell'albero fa sì che la sezione inferiore del disco occupi una superficie maggiore nel percorso del flusso. Le valvole di ritegno tilting sono quindi comunemente utilizzate in sistemi di pompaggio con basse portate e per flussi non regolari. Grazie agli alberi interni posizionati all'interno del flusso, sono utilizzate per applicazioni con acqua ed effluenti trattati.
Valvola di ritegno a battente slanted: La valvola di ritegno a battente slanted offre inoltre una maggiore resistenza ai colpi d'ariete. La valvola è dotata di una doppia posizione eccentrica dell'albero e di un maggiore angolo di tenuta. Gli ammortizzatori idraulici sono consigliati soprattutto quando le valvole sono installate in una stazione di pompaggio dove è richiesta un'alta frequenza di apertura e chiusura della valvola. Il disco della valvola si chiude rapidamente per il primo 85% della sua corsa angolare prima di incontrare l’ammortizzatore idraulico. L’ammortizzatore dissipa quindi l'energia cinetica del disco e lo costringe ad aprirsi leggermente. Il disco si chiude fino a quando non entra nuovamente in contatto con l’ammortizzatore, che sposta lentamente il disco fino a riportarlo in posizione completamente chiusa, sigillando la valvola.
Valvole di ritegno a ugello Venturi: Le valvole di ritegno a ugello Venturi sono progettate con il disco della valvola collegato all’albero che è guidato sull'asse orizzontale centrale. Tra il disco e il diffusore è posizionata una molla. Quando il flusso entra nella valvola, la forza idraulica esercitata sulla faccia anteriore reagisce contro la molla, provocandone la compressione e consentendo l'apertura della valvola. Grazie alla chiusura a molla e alla breve corsa lineare della valvola, la valvola di ritegno a ugello Venturi è una delle valvole di ritegno ad azione più rapida disponibili ed è comunemente utilizzata nei sistemi di pompaggio in cui il colpo d'ariete è un potenziale problema.

Criteri di Selezione

Per poter scegliere la valvola di ritegno più adatta alla vostra applicazione, è necessario considerare una serie di criteri di selezione. Innanzitutto, però, non esiste un solo tipo di valvola di ritegno che sia la scelta migliore per tutte le applicazioni e i criteri di selezione possono non essere ugualmente importanti per tutti i casi.

Tutte le valvole di ritegno citate in questo articolo sono state progettate per applicazioni con acqua e il trattamento di acque reflue, ma l'uso delle valvole per applicazioni con acque reflue grezze o fognarie può causare alcuni problemi.

I costi della valvola di ritegno non si limitano al solo prezzo di acquisto. Per alcuni impianti, i costi più importanti possono essere l'acquisto e l'installazione, ma in altri casi i costi di manutenzione o di energia possono essere altrettanto o addirittura più importanti. Occorre inoltre proteggere le apparecchiature di maggior valore, come ad esempio le pompe, e l'esame delle prestazioni delle valvole sarà fondamentale. Quando si considerano i costi come criterio di scelta per la valvola di ritegno, occorre considerare i costi totali nell'arco della vita della valvola. In generale, più semplice è la costruzione della valvola, minori sono i requisiti di manutenzione. Più alto è il valore Kv, minore è il consumo di energia.

Colpo d'Ariete e Chiusura Lenta

Lo sbattere della valvola di ritegno può influire negativamente sui picchi di pressione. La prima fase del processo è l'arresto della pompa, che dà inizio all'aumento di pressione. La seconda fase è, quando il flusso viene invertito, lo sbattere contro la valvola di ritegno completamente chiusa. Lo sbattere può essere il disco o la sfera della valvola di ritegno che colpiscono la sede e può produrre un certo rumore. Per evitare che la valvola di ritegno sbatta, deve chiudersi in maniera controllata e più lentamente quando è vicina alla posizione di chiusura.

Affinché una valvola di ritegno si chiuda lentamente, è necessario un dispositivo ausiliario aggiuntivo, come gli ammortizzatori idraulici, che agiscono come un cuscino per il disco della valvola, mentre viene messa in posizione di tenuta. Questa chiusura più lenta consente al fluido di passare attraverso la valvola di ritegno fino alla sua chiusura, causando una minore energia cinetica che si trasforma in alta pressione e quindi una minore energia per alimentare e mantenere la sovralimentazione.

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