Ridurre la cavitazione e il flashing nella valvola a globo

Le valvole a globo sono dei componenti fondamentali all’interno degli impianti idrici e permettono di regolare uno dei parametri caratteristici (pressione o temperatura), andando a modificare il flusso del fluido che le attraversa. L’aspetto più caratteristico di questa tipologia di valvole è la possibilità di avere una regolazione lineare del flusso mediante la conformazione del componente stesso.

La valvola a globo è costituita da:
 -    corpo: è la struttura portante della valvola;
 -    otturatore: è l’elemento che blocca il flusso del fluido all’interno del condotto;
 -    stelo: il movimento di questo componente permette la movimentazione dell’otturatore;
 -    sede di tenuta: rappresenta la zona in cui si deve trovare l’otturatore per avere una chiusura totale della valvola;
 -    premistoppa: serve per garantire l’isolamento verso l’ambiente esterno permettendo di evitare i problemi che possono insorgere;
 -    flange: necessarie per il collegamento con il tubo tramite filettature.
Quando l’otturatore si trova nella sede di tenuta, la valvola è completamente chiusa. Viceversa, quando la corsa dello stelo è al minimo si è nella posizione di massima apertura.

Il passaggio all’interno della valvola a globo è caratterizzato da una riduzione di sezione con una portata costante.

 𝑄=𝑣∗𝐴

dove Q è la portata, v è la velocità del fluido e A è la sezione del condotto in corrispondenza della valvola.

Quindi, sulla base di questa considerazione, si ha un aumento di v che è un parametro dell’equazione di Bernoulli:

dove ρ è la densità del fluido, g è l’accelerazione di gravità, h è la quota potenziale media e p è la pressione.

L’ultimo termine è costante perché non si ha differenza di altezza, quindi la variazione della velocità comporta una riduzione di pressione. Il problema si ha se la pressione scende sotto la pressione di vapore con la formazione di bolle di vapore. Si possono avere due casi differenti basati sulla pressione a valle della valvola p2:
-    p2 > pv: in questo caso si ha il problema della cavitazione con le bolle che implodono a causa della pressione maggiore di quella di vapore. Nel tempo, continuando ad esplodere, provocano problemi sia di resistenza che di rumorosità all’impianto andando a danneggiarlo.
-    p2 < pv: si ha il problema del flashing con le bolle di vapore che non esplodono e portano ad un aumento eccessivo della rumoristà.
Per risolvere questi problemi bisogna agire sia in fase progettuale che in fase di regolazione della valvola, evitando velocità tali da indurre una riduzione eccessiva di pressione e una comparsa di questi fenomeni. Tramite studio ed analisi delle differenti variabili (pressione, densità, velocità, sezione, ecc) si può andare a capire le metodologie più efficaci per garantire una durata più lunga dell’impianto e ridurre gli effetti uditivi sfavorevoli che la cavitazione e il flashing possono provocare nelle valvola a globo.