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Valvole a farfalla a tenuta metallica serie TM
La valvola a tenuta metallica serie TM è stata progettata per affrontare condizioni di utilizzo estreme, sia di temperatura che di pressione, nell'ambito dell'intercettazione ed il controllo dei fluidi, nonchè per applicazioni con fluidi corrosivi. La principale caratteristica di questa valvola è la tenuta, costituita da un anello di tenuta a pacco lamellare montato sul disco e trattenuto da un anello di serraggio imbullonato. Questo anello lamellare è costituito da lamelle in materiale metallico intercalate con materiale di tenuta (grafite, AFM o similari). Tale struttura gli consente un adeguata elasticità per ottimizzare il contatto con la sede, cosa facilitata anche dalla situazione di montaggio dell'anello lamellare posizionato sul disco in una apposita cava con ampi spazi che gli consentono di auto-centrarsi e di adeguarsi alla sede.

La costruzione di questa valvola è del tipo triplo eccentrico, il che significa che le caratteristiche di rotazione del disco e la generatrice del cono della sede sono posizionati su assi diversi da quelli della zona di tenuta. Infatti, troviamo prima l’albero, in posizione doppio eccentrica rispetto alla tenuta, mentre la terza eccentricità è data dall’asse del cono, generatore della tenuta stessa, inclinato rispetto all’ asse della valvola.

Questa tripla eccentricità consente il movimento del disco senza sfregamenti fra l’anello di tenuta e la sede, che entrano in contatto solo al momento della chiusura.

La TM, unendo le caratteristiche di compattezza e di leggerezza tipiche delle tradizionali valvole a farfalla alle caratteristiche di tenuta estreme già descritte, si pone in concorrenza con le valvole tradizionali attualmente sul mercato (saracinesche, sfere, a flusso avviato) rispetto alle quali presenta notevoli vantaggi di peso e di ingombro come è ben visibile dallo specchietto sottostante.

Confronto tra tipi di valvole - Valvola DN 200, ANSI 150
Tipo Sfera Pistone Saracinesca Farfalla
Peso 80 kg 155 kg 139 kg 45 kg
Scartamento 292 mm 600 mm 292 mm 64 mm
Altezza 285 mm 640 mm 1045 mm 550 mm
Coppia > 1410 Nm bassa molto alta 600 Nm

Movimento del disco - Triplo eccentrico

Grazie alla doppia eccentricità dell'asse di rotazione, il movimento del disco e, conseguentemente, dell'anello lamellare avviene senza che si verifichi alcuno sfregamento fra le parti in movimento e la sede. Infatti, al momento dell'apertura avviene uno stacco netto delle due parti di tenuta e, anche in fase di chiusura, il contatto avviene solo a valvola completamente chiusa.

Per la sua forma tronco conica, la sede del corpo agisce come un fermo meccanico sulla chiusura eliminando così la necessità di un fermo sull'operatore che, su questo tipo di valvola, può essere pregiudicante per la tenuta.

Verisioni Costruttive
FLANGIATA
presenta alle sue estremità due flange con fori passanti, può essere utilizzata come terminale di tubazione; infatti ognuna delle due flange può essere fissata, con tiranti separati, ad un troncone di tubazione.

* Le flangiature di accoppiamento possono essere eseguite, per le versioni standard, secondo le normative vigenti quali UNI – DIN – ANSI; a richiesta secondo ISO – MSS – API – BS.

LUG
più compatta e con scartamento minore della flangiata, può anch’ essa utilizzata come terminale di tubazione con la differenza che i fori nel corpo sono filettati. Detti fori possono essere utilizzati per metà scartamento con semitiranti di collegamento alla tubazione e per l’ altra metà lasciati liberi.

WAFER
di gran lunga la più leggera delle precedenti in quanto, pur avendo lo stesso scartamento della LUG, presenta solo quattro fori che servono per il centraggio della valvola durante il fissaggio alle flange della tubazione.

SALDARE DI TESTA
ha scartamento maggiore delle altre versioni, presenta alle estremità due biselli di saldatura eseguiti secondo la normativa e la schedula richiesta dal cliente. In prossimità dei biselli la valvola presenta un anello che può essere utilizzato come ancoraggio di attrezzature per il posizionamento sulla tubazione.
Standard costruttivi
Disegno In accordo alle ANSI B16.34 e ASME Sezione VIII e IX
Scartamento In accordo alle ISO 5752, API 609, BS 5155
Accoppiamento ANSI B16.5 per classi 150–300–600–900 LBS
MSS-SP-44 per classi 150–300 LBS
UNI-DIN-ISO per PN6–10–16–20–25–40–50–64–100–160
Secondo altre normative su richiesta
Collaudo API 598, API 6D, ANSI B16.104
Collaudi specifici su richiesta
Resistenza al fuoco Secondo BS6755 e API 607
Temperature di esercizio Da -196°C a +700°C (da -320°F a + 1292°F) selezionando i materiali adeguati. A richiesta possono essere seguite progettazioni per temperature diverse da quelle indicate. Per l’ utilizzo alle alte e basse temperature le valvole sono dotate di prolungamenti dello stelo come indicato nel disegno a destra.

L’incremento in altezza rispetto alla versione standard è rappresentato
dale quote A-B-C.

da -48°C a -196°C da +250°C a +420°C da +420°C a +700°C
A = 180 mm da DN 80 a DN 125 B = 80 mm
da DN150 a DN 250 B = 120 mm
da DN 300 e oltre B = 180 mm
da DN 80 a DN 200 C = 170 mm
da DN250 a DN 500 C = 280 mm
da DN 600 e oltre C = 350 mm
Selezione della valvola in base al coefficente di flusso

Per selezionare correttamente la valvola a farfalla da utilizzare si devono tenere in considerazione, oltre alle condizioni di esercizio (pressione, temperatura, tipo di fluido) anche le condizioni di passaggio offerte dalla valvola stessa, nei confronti del fluido considerato, per ottimizzare le condizioni di processo.
Questo passaggio viene definito dal coefficiente di flusso (CV o KV) che è un numero puro e consente di calcolare la portata che può attraversare la valvola e/o la perdita di carico in funzione delle condizioni di esercizio e i fluidi utilizzati.
Il CV rappresenta, in unità americane, la portata di acqua in galloni U.S. al minuto che attraversa la valvola provocando la perdita di carico di 1 psi a temperatura di 68°F.
Il Kv rappresenta, in unità metriche, la portata d’acqua in m3/h che attraversa la valvola provocando la perdita di di carico di 1 bar alla temperatura di 20 °C.

Coefficenti di flusso CV con valvola aperta a 90°

classe 3" - 80 4" - 100 6" - 150 8" - 200 10" - 250 12 - 300 14" - 350 16" - 400
150 150 290 750 1350 2200 3300 5100 7000
300 150 290 700 1250 2000 2970 4570 6300
600 150 290 600 1080 1700 2520 3900 5380

classe 18" - 450 20" - 500 24" - 600 28" - 700 30" - 750 32" - 800 36" - 900 40" - 1000
150 9500 12500 19000 28000 31500 36000 45000 56000
300 8750 11500 17500 25600 28800 33000 41300 51400
600 7470 9820 14940 21880 24700 28200 35300 43900

Caratteristiche costruttive
CORPO E’ di costruzione forgiata, fusa o elettro saldata per ottimizzare la compattezza e la versatilità dell’esecuzione. Le versioni costruttive sono quelle citate nelle pagine precedenti, con le estremità adeguate alle superfici ed alle guarnizioni di tenuta delle flange tubazione ed in accordo alle normative richieste dal cliente.
SEDE NEL CORPO E’ in acciaio inossidabile elettro saldata nelle versioni in acciaio al carbonio, mentre è integrale al corpo nelle versioni in acciaio inossidabile o leghe speciali . Viene lavorata meccanicamente per ottenere la sua particolare forma ellittica che si sposa esattamente con l’anello di tenuta. Questa sua particolare forma, unita alla doppia eccentricità dello stelo, le consentono di non subire sfregamenti durante la rotazione del disco col relativo anello di tenuta.
DISCO Di forma compatta è sagomato in modo tale da offrire la più bassa resistenza al passaggio del fluido ed una bassa coppia dinamica. La costruzione è adeguata all’alloggiamento sia dell’ albero in posizione doppio eccentrica rispetto alla sede, sia dell’ anello di tenuta col suo anello di pressione che lo trattiene sul disco stesso tramite viti. Il fissaggio all’ albero viene effettuato tramite spine coniche e chiavette; solo le prime per diametri piccoli, entrambe per diametri più grossi.
ANELLO DI TENUTA LAMELLARE Viene costruito intercalando lamelle metalliche con inserti di materiali per guarnizioni (grafite, AFM o similari) escludendo totalmente elastomeri. E’ posizionato sul disco in un alloggiamento lasco e trattenuto con un anello imbullonato; ha però la possibilità di muoversi per centrarsi ed adeguarsi alla sede del corpo. La sua forma ellittica, ottenuta tramite lavorazione meccanica, si sposa esattamente con la sede del corpo, aiutato poi da una adeguata coppia di chiusura. Questo permette la tenuta perfetta
ALBERO L’albero è costruito in un solo pezzo e attraversa tutta la valvola. Questo permette di distribuire meglio su tutto il disco la coppia di serraggio; è montato su bussole a larga fascia ed è provvisto, alla sua estremità inferiore, di una flangetta regolabile che ne impedisce l’espulsione.
BUSSOLE Per le versioni standard sono costruite in acciaio inossidabile con trattamento di indurimento superficiale antifrizione; per le versioni con condizioni di esercizio più gravose vengono scelte leghe più pregiate.
PACCOSTOPPA Nella maggioranza dei casi è costituito da anelli di grafite precompressa inseriti in una camera stoppa ricavata nel corpo, e mantenuti in compressione da un premistoppa munito di tiranti per la regolazione. Per condizioni di esercizio particolari possono essere utilizzati altri materiali.
Versioni Speciali ed Azionamenti
BIDIREZIONALITA La valvola serie TM può essere progettata e costruita per garantire la perfetta tenuta anche bi-direzionale. Tale costruzione, da richiedersi in fase di offerta, è ottenuta mediante una particolare lavorazione dell’ anello di tenuta lamellare
EMISSIONI ALL'ATMOSFERA La valvola serie TM può essere progettata e costruita per garantire la totale tenuta verso l’esterno, escludendo ogni eventuale perdita attraverso l’albero. Tale costruzione, da richiedersi in fase di offerta, è ottenuta mediante una particolare configurazione del paccostoppa.
Tale sistema, definito “TA-LUFT DESIGN”, può essere, sempre su richiesta in fase di offerta, certificato a seguito di prove specifiche.
SISTEMA DI RISCALDAMENTO Su richiesta e per particolari condizioni di lavoro, il corpo della valvola stessa può essere riscaldato tramite una incamiciatura esterna per mantenere il processo ad una temperatura costante.
Questo sistema viene applicato quando i fluidi sono molto viscosi per evitare che basse temperature provochino il coagulamento, con conseguente addensamento di materiali solidi nella zona di tenuta, con successivi problemi di bloccaggio della talvola in fase di apertura e chiusura.


La TM è una valvola che chiude di coppia e quindi non può essere azionata con una semplice leva che non sarebbe in grado di mantenere la coppia di serraggio non essendo irreversibile. Ecco quindi la necessità di utilizzare un comando di tipo irreversibile, cioè in grado di mantenere la spinta sulla tenuta a valvola chiusa.
I comandi normalmente utilizzati sono i seguenti:

  • comando manuale a riduttore di sforzo con volantino di manovra
  • comando pneumatico a semplice o doppio effetto
  • comando idraulico a semplice o doppio effetto
  • comando a motore elettrico
Valvola a farfalla “Fire Safe” in accordo alle BS 6755 e API 607

La valvola a farfalla serie TM, completamente costruita in materiali metallici per resistere alle alte temperature, è intrisicamente “FIRE SAFE” in quanto non vi è alcuna parte che può essere parzialmente o totalmente distrutta in caso di fuoco.
La tenuta della valvola è assicurata, prima, durante e dopo l’esposizione al fuoco, dal contatto metallo-metallo fra l’ anello di tenuta e la sede; nello stesso tempo il paccostoppa in grafite garantisce la tenuta dall’ albero.
La perfetta tenuta della valvola verso l’atmosfera è assicurata attraverso la guarnizione spirometallica della flangia inferiore. ELIA S.P.A., per documentare la costruzione “FIRE SAFE” della valvola serie TM, ha sottoposto la stessa ad una prova simulata a fuoco in un laboratorio indipendente ed alla presenza di un ispettore del Bureau Veritas, adottando le procedure in accordo alle BS 6755 che coprono anche le API 60

Dettagli tecnici