In questo articolo analizziamo le principali proprietà delle valvole di regolazione, cercando di evidenziare quali sono le soluzioni costruttive che sono in grado di rendere efficaci le loro prestazioni.
La curva caratteristica
La curva caratteristica di una valvola di regolazione definisce il modo in cui essa regola la portata al variare del grado di apertura, cioè al variare della corsa del proprio otturatore.
Sperimentalmente i produttori ricavano curve, del tipo riportato nel grafico, che riportano il valore di Kv della valvola al variare della corsa dell’otturatore.
Grazie a questo diagramma è possibile calcolare le perdite di carico in ogni condizione di funzionamento della valvola. Per tale motivo viene definita curva caratteristica della valvola di regolazione.
Generalmente, curve caratteristiche simili, tipiche di valvole uguali ma di misure diverse, vengono raggruppate in un unico diagramma che riporta il valore Kv/Kvs al variare del grado di apertura (Kvs si riferisce al valore di Kv nella condizione di valvola tutta aperta).
Dall’analisi delle curve caratteristiche risulta semplice intuire il funzionamento di questi dispositivi:
- valvole costruite in modo da avere una apertura rapida nella prima parte della loro corsa presentano curve inizialmente molto ripide, ma che tendono poi ad appiattirsi. Ne consegue che componenti di questo tipo, già a partire da bassi gradi di apertura, consentono il passaggio di gran parte della loro portata massima;
- valvole con caratteristica di apertura lenta, presentano curve inizialmente piatte che via via diventano sempre più verticali. In questo modo, bassi gradi di apertura corrispondono a portate limitate rispetto al flusso in condizione di totale apertura.
Riprendendo l’analogia tra la regolazione della portata da parte di una valvola e il livello raggiunto dalla bilancia, la caratteristica della valvola può essere rappresentata da un insieme di pesi a disposizione dell’operatore. Immaginando che i pesi possano essere utilizzati in un ordine prestabilito, una valvola ad apertura rapida può essere associata all’utilizzo di pesi dapprima di elevata massa e man mano più leggeri. In questo modo, i primi pesi posizionati sulla bilancia provocheranno un forte spostamento, ma sempre più ridotto all’aggiunta degli ultimi. Invece, una valvola ad apertura lenta, può essere rappresentata dalla situazione esattamente opposta, ovvero posizionando pesi via via sempre più pesanti sulla bilancia.
Metodi di caratterizzazione
Le valvole di regolazione possono essere costruite in modo da ottenere differenti comportamenti idraulici. Ciò è possibile intervenendo sulle geometrie interne dei componenti in fase progettuale e costruttiva.
In particolare, nelle valvole a globo, vengono opportunamente sagomati gli otturatori; nelle valvole a settore, invece, possono essere ricavate specifiche forme delle sezioni di passaggio in funzione del comportamento che si vuole ottenere.