Come dimensionare una valvola a farfalla: Kv, velocità e pressione

Le valvole a farfalla vengono di solito acquistate in base al diametro del tubo — ed è esattamente per questo che la maggior parte finisce per essere sbagliata. Una valvola che corrisponde alla circonferenza dei fori della flangia può comunque essere la valvola sbagliata per il servizio: troppa perdita di carico quando dovrebbe intercettare, o sede danneggiata in pochi mesi quando le si chiede di parzializzare. Dimensionare correttamente una valvola a farfalla richiede cinque verifiche, e nessuna richiede software.

Partite dal servizio, non dal tubo

Prima di consultare un catalogo, annotate quattro valori:

• Portata (Q) — la portata di progetto in m³/h, più qualsiasi picco che l'impianto può realisticamente raggiungere.
• Perdita di carico ammissibile (ΔP) — quanta prevalenza l'impianto può permettersi di perdere attraverso la valvola alla portata di progetto.
• Pressione dell'impianto — la pressione statica massima a cui sarà soggetta la valvola, sovrapressioni incluse, non solo il punto di lavoro della pompa.
• Il servizio — solo intercettazione, regolazione della portata o entrambe. Questa sola risposta cambia la famiglia di valvole di cui dovreste informarvi.

Passo 1 — Dimensione della valvola: il diametro della linea è l'impostazione predefinita, non una legge

Per il servizio di intercettazione, una valvola a farfalla viene normalmente scelta pari al diametro della linea: valvola DN100 su tubo DN100. Il disco resta nel flusso anche a piena apertura, quindi una valvola a farfalla pari alla linea impone già una certa perdita di carico — sceglierla più piccola della linea la aumenta.

L'eccezione è il servizio di regolazione. Una valvola a farfalla che passa la vita aperta al 25–30% perché sovradimensionata regolerà male e usurerà la sede. In questo caso è prassi legittima scegliere una misura inferiore rispetto alla linea — a condizione che la verifica della velocità del Passo 3 sia ancora soddisfatta.

Passo 2 — Coefficiente di portata (Kv): il numero che dimensiona davvero la valvola

Il coefficiente di portata Kv indica quanti m³/h d'acqua attraversano la valvola con una perdita di carico di 1 bar. Per l'acqua, il Kv richiesto è:

Kv richiesto = Q ÷ √ΔP  (Q in m³/h, ΔP in bar)

Esempio: 90 m³/h con una perdita ammissibile di 0,1 bar richiedono Kv = 90 ÷ √0,1 ≈ 285. Confrontate questo valore con il Kv dichiarato della valvola — ed ecco il dettaglio che la maggior parte delle specifiche trascura: per una valvola di regolazione, confrontatelo con il Kv a circa il 60–70% di apertura, non a piena apertura. Una valvola a farfalla regola utilmente la portata tra circa 20° e 70° di corsa del disco; al di sotto di circa 20° di apertura il flusso è instabile e l'elevata velocità locale attraverso la sede appena aperta favorisce l'erosione e la cavitazione. Se il Kv richiesto si ottiene solo in posizioni prossime alla chiusura, la valvola è troppo grande.

Passo 3 — Verifica della velocità

Dividete la portata per la sezione del tubo e mantenete il risultato entro l'intervallo di velocità consentito dallo standard del vostro impianto — le linee idriche degli impianti degli edifici sono comunemente progettate per restare intorno a 2–3 m/s. Una velocità elevata e prolungata attraverso una valvola a farfalla accelera l'usura del rivestimento della sede e aumenta la coppia a cui il disco deve resistere. Se una valvola di regolazione di una misura inferiore spinge la velocità ben oltre il limite di progetto, tornate al diametro della linea e accettate un campo di regolazione più piatto.

Passo 4 — Classe di pressione e norma della flangia

Il valore nominale di targa deve coprire la pressione massima dell’impianto più le sovrappressioni. Una valvola a un quarto di giro può chiudersi di colpo; il transitorio che crea fa parte del suo stesso servizio. (È lo stesso meccanismo trattato nella nostra guida saracinesca o valvola a farfallae perché una dispositivo anticollasso idraulico viene spesso specificata nelle vicinanze.)

Quindi abbinate la foratura delle flange — una valvola con la classe corretta ma con lo schema di foratura sbagliato resta comunque la valvola sbagliata. Nella Gamma di valvole a farfalla Niagara, costruite secondo la BS EN 593:

• Serie FB20 / FSD30 / FS40 — modello universale, adatto sia a flange BS EN 1092-2 PN16 sia ANSI B16.1 Class 125, DN50–DN200. Il corpo a doppio standard risolve il caso comune dei cantieri con specifiche miste dove si incontrano flange europee e americane.
• Serie FFB20 / FFSD30 / FFS40 — versione flangiata per BS EN 1092-2 PN16, DN50–DN200.
• FS50 / FS50G — corpi semi-ad alette adatti a flange PN10, PN16 o Class 125, DN50–DN200 (FS50) e fino a DN300 (FS50G), con stelo antiespulsione e rivestimento epossidico completamente aderente.
• FFSD5DRG — valvola a doppia regolazione, DN150–DN600, PN16. Intercetta e si riapre in una posizione preimpostata per ripristinare una portata bilanciata — la famiglia giusta quando il Passo 2 vi ha indicato che il servizio è la regolazione, non solo l'intercettazione.

Passo 5 — Materiali del disco e del rivestimento in base al fluido

Il diametro non è solo geometria. Lo stesso diametro del corpo è offerto con disco in ghisa sferoidale, acciaio inossidabile o bronzo all’alluminio e rivestimento della sede in EPDM o nitrile, su alberi in acciaio inossidabile 420. L’EPDM è adatto ad acqua pulita e trattata; il nitrile a fluidi con presenza di olio. Confermate la combinazione disco/rivestimento rispetto al fluido e alla sua temperatura sulla scheda tecnica del modello specifico — le opzioni variano per modello, non per gamma.

Checklist di dimensionamento

• Servizio di intercettazione → diametro della linea. Servizio di regolazione → verificare il Kv al 60–70% di apertura; un diametro inferiore è accettabile se la velocità lo consente.
• Kv richiesto = Q ÷ √ΔP, con un margine — ma non tale che la valvola regoli sotto i 20° di apertura.
• Velocità entro il limite della vostra norma di progetto alla portata di picco.
• La classe di pressione copre la pressione statica più le sovrappressioni; la foratura delle flange corrisponde alle tubazioni di accoppiamento.
• Materiali del disco e del rivestimento confermati rispetto al fluido e alla temperatura sulla scheda tecnica del modello.

Avete una curva della pompa e un diametro di tubazione ma non ancora un elenco valvole? Consultate l’intera Gamma di valvole Niagara, oppure inviate il punto di lavoro a sales@niagarapumps.ca e i nostri ingegneri la dimensioneranno con voi. Come sempre, fate verificare la selezione finale da un ingegnere responsabile — norme delle flange, classi e materiali del rivestimento devono essere confermati sulla scheda tecnica del modello specifico.