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Valvole Caratteristiche tecniche

Portata delle valvole

La quantità d’aria compressa che può passare nella valvola è dipendente dall’ampiezza degli orifizi e dal tipo di percorso che il fluido in pressione deve seguire all’interno della valvola stessa. La portata di una valvola viene misurata con opportuni circuiti di misura nell’ipotesi che la pressione a monte di essa sia costante e che vari la quantità d’aria richiesta a valle.

manometro

manometro

P2

P1

misuratore di flusso

pezzo in prova

strozzatore

Caratteristiche di portata

Vengono rilevate delle curve dette caratteristiche di portata che indicano come varia la portata della valvola al variare della pressione a valle, con pressione di alimentazione costante. Note queste caratteristiche, è nota la portata della valvola in tutte le condizioni di funzionamento. Queste curve evidenziano come il modello di studio assunto per una valvola - consistente nell’assimilarla ad un ugello convergente dal quale fuoriesca un gas comprimibile con pressione a monte costante - sia ragionevolmente valido. Infatti, secondo questo modello, la portata che attraversa l’ugello dipende: dalla pressione a monte, dal salto di pressione D p e dal coefficiente valvolare Kv. Il coefficiente Kv riassume in se le caratteristiche dei passaggi interni della valvola ed è rappresentato dal numero di litri d’acqua che, in un minuto, in condizioni normali (pressione atmosferica, 20 °C), passano attraverso la valvola in presenza di una caduta di pressione D p = 1 bar.

500 600 700 300 400 100 200

Portata (Nl/min)

2 - VALVOLE

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0

Pressione (bar)

Formula per il calcolo della portata

La seguente formula costituisce il legame tra tutti i suddetti elementi: Q = 28,3 Kv √ D p (p1 - D p) dove: Q = portata [nl/min] Kv = coefficiente valvolare della valvola [nl/min] di H20 D p = p - p2 = caduta di pressione tra monte e valle [bar] p1 = pressione assoluta a monte [bar] 28,3 = coefficiente di conversione da acqua ad aria Ebbene: le portate calcolate con la formula data differiscono poco da quelle rilevabili dalla caratteristica di portata della corrispondente valvola. Non solo ma vi è anche una conferma, dalla caratteristica stessa, dei limiti di validità della formula. Essa è valida solo per D p < Ω p1; ovvero solo fino a quando la caduta di pressione attraverso la valvola raggiunge un valore pari alla metà della pressione assoluta d’alimentazione. Portata nominale Qn In questa condizione l’aria raggiunge la velocità massima (velocità critica Vc) e quindi la portata massima Qmax. Per D p < Ω p1, l’energia di pressione è convertita in energia cinetica con aumento di velocità e quindi di portata. Per D p > Ω p1 l’ulteriore energia di pressione non è più convertita in energia di velocità, ma dissipata nelle turbolenze locali sotto forma di calore. Tutto ciò è confermato dalle caratteristiche di portata. Dalle stesse caratteristiche si rileva che la portata con D p = 1 bar ha valore @ 2/3 Qmax. Si definisce portata nominale (Qn) la portata corrispondente a D p = 1 bar Considerata una valvola, esiste, per ogni pressione assoluta d’alimentazione, una diversa caratteristica di portata, e quindi corrispondenti Qmax. e Qn. Cadute di pressione D p > 1 bar sono economicamente troppo onerose; per questa ragione si consiglia di limitare le cadute di pressione a D p = 0,5 bar, sovradimensionando la valvola. Normalmente, a catalogo, viene fatto riferimento alla portata nominale, ma vengono fornite pure le caratteristiche di portata e il coefficiente valvolare. Calcoliamo ad esempio la portata di una valvola con Kv = 12 NL/min, P1 = 6 bar, D P = 0,5 bar Q = 28,3*12 √ 0,5 (7 - 0,5 = 612 [Nl/min]

Qn = 831 [Nl/min] Q max = 1118 [Nl/min]

2.1.1