Valvole a sfera – trova produttori e fornitori

Le valvole a sfera vengono utilizzate per chiudere, aprire o deviare il flusso di fluidi liquidi o gassosi negli impianti di tubazioni.

Sono tra le valvole industriali più comunemente utilizzate e trovano impiego in settori quali l’ingegneria meccanica e impiantistica, la tecnologia idrica, gli impianti chimici e di ingegneria di processo, nonché nei settori dell’energia, alimentare e dei servizi per l’edilizia.
Il componente centrale è una sfera forata montata nel corpo della valvola tra due sedi. Ruotando la sfera di 90 gradi, il foro della sfera viene allineato con la direzione del flusso oppure posizionato perpendicolarmente ad essa. Ciò consente di aprire o chiudere rapidamente il flusso del fluido con un quarto di giro.
Le valvole a sfera si caratterizzano per un design compatto, un'affidabile capacità di intercettazione e basse perdite di carico. Una varietà di materiali, tipi di collegamento, sistemi di tenuta e metodi di azionamento ne consentono l’adattamento a numerosi fluidi e condizioni operative.

Di seguito viene fornita una panoramica del principio di funzionamento, delle forme costruttive, delle applicazioni, dei vantaggi e dei limiti delle valvole a sfera, nonché dei criteri più importanti per la loro scelta.

Come funzionano le valvole a sfera

Una valvola a sfera è costituita essenzialmente da un corpo, una sfera di chiusura forata, guarnizioni di sede, uno stelo e un attuatore.
Quando è aperta, il foro della sfera è parallelo alla tubazione. Il fluido può scorrere attraverso la valvola. Quando la sfera viene ruotata di 90 gradi, la superficie di chiusura della sfera blocca il percorso di flusso e interrompe il passaggio del fluido.
La sfera è collegata tramite uno stelo a una leva manuale, a un riduttore o a un attuatore. Nelle valvole a sfera azionate manualmente, la posizione della leva indica solitamente in modo diretto se la valvola è aperta o chiusa:

• Leva parallela alla tubazione: aperta
• Leva perpendicolare alla tubazione: chiusa

Le valvole a sfera sono principalmente valvole di intercettazione. I modelli standard sono adatti solo in misura limitata alla regolazione continua della portata. In posizione parzialmente aperta possono verificarsi elevate velocità di flusso, turbolenze e forti sollecitazioni sulle guarnizioni della sede. Per le applicazioni di regolazione vengono quindi utilizzate sfere di regolazione di forma speciale o valvole a sfera di regolazione progettate appositamente per questo scopo.

Tipi di valvole a sfera

Le valvole a sfera sono disponibili in numerose versioni. Si differenziano, tra l’altro, per il montaggio della sfera, il numero di vie di flusso, il diametro interno, la struttura del corpo e il tipo di azionamento.

Valvole a sfera con sfera flottante

In questa comune configurazione, la sfera non è montata rigidamente nel corpo.
La pressione del fluido preme leggermente la sfera contro la sede opposta, favorendo così la tenuta.
Le valvole a sfera con sfera flottante sono spesso utilizzate per diametri nominali piccoli e medi, nonché per numerose applicazioni industriali generali.

Valvole a sfera con montaggio su perni

Nelle valvole a sfera con supporto a perno, la sfera è guidata meccanicamente nella parte superiore e in quella inferiore.
Ciò consente di posizionare la sfera in modo sicuro anche in presenza di pressioni elevate e con diametri nominali di grandi dimensioni.
La tenuta è garantita da sedi di tenuta mobili che vengono premute contro la sfera.
I modelli con montaggio su perno vengono utilizzati, tra l’altro, in condotte di grandi dimensioni, nell’industria chimica e petrolchimica e nei sistemi di approvvigionamento di petrolio e gas.

Valvole a sfera a due vie

Le valvole a sfera a due vie hanno un ingresso e un'uscita.
Sono utilizzate principalmente per aprire o chiudere completamente il flusso di un fluido.
Questo modello è il tipo più comunemente utilizzato e trova impiego in sistemi di tubazioni, macchinari, impianti di servizio e sistemi di processo.

Valvole a sfera a tre vie e a più vie

Le valvole a sfera a tre vie presentano tre attacchi e vengono utilizzate per distribuire, miscelare o commutare i flussi dei fluidi.
A seconda del diametro interno della sfera, si distinguono due tipi specifici:
Foratura a L: collega due delle tre porte ed è adatta per commutare un flusso di fluido.
Alesaggio a T: consente diverse connessioni tra le tre porte a seconda della posizione della valvola e può essere utilizzato per la distribuzione o la miscelazione.
Le valvole a sfera multivia possono semplificare sistemi di tubazioni più complessi e sostituire diverse valvole di intercettazione singole.

Valvole a sfera a passaggio totale

In una valvola a sfera a passaggio totale, il foro della sfera corrisponde in gran parte al diametro interno del tubo collegato.
Di conseguenza, il flusso del fluido è solo leggermente limitato.
La perdita di carico rimane bassa e, con un design adeguato, è possibile far passare attraverso la tubazione anche apparecchiature di pulizia o collaudo.

Valvole a sfera a passaggio ridotto

In una valvola a sfera a passaggio ridotto, il foro della sfera è più piccolo del diametro interno del tubo.
Questo design è più compatto e spesso più conveniente, ma crea una maggiore resistenza al flusso.
La scelta tra un passaggio pieno o ridotto dipende dal differenziale di pressione ammissibile, dalla portata richiesta e dalle proprietà del fluido.

Valvole a sfera monoblocco, a due pezzi e a tre pezzi

I corpi monoblocco sono compatti ed economici, ma spesso consentono solo una manutenzione limitata.
Le valvole a sfera a due pezzi sono costituite da un corpo principale e da una sezione collegata.
Sono utilizzate per numerose applicazioni industriali standard.
Le valvole a sfera a tre pezzi presentano una sezione centrale rimovibile. Ciò consente di effettuare la manutenzione o la sostituzione della sfera e delle guarnizioni senza dover smontare completamente i raccordi delle tubazioni.

Valvole a sfera in metallo

Le valvole a sfera in metallo sono realizzate, ad esempio, in ottone, acciaio, acciaio inossidabile o leghe speciali.
I modelli in ottone sono spesso utilizzati negli impianti degli edifici, negli impianti idrici, negli impianti ad aria compressa e negli impianti di servizio in generale.
A seconda del modello, le valvole a sfera in acciaio e acciaio inossidabile sono adatte a pressioni e temperature più elevate, nonché a fluidi industriali più esigenti.

Valvole a sfera in plastica

Le valvole a sfera in plastica sono realizzate con materiali quali PVC-U, PVC-C, polipropilene o PVDF.
Sono leggere e offrono una buona resistenza alla corrosione contro molti fluidi chimici.
Tuttavia, la loro idoneità dipende dal tipo di plastica utilizzata, dalla temperatura del fluido, dalla pressione di esercizio e dalla composizione chimica del fluido stesso.
Le valvole a sfera in plastica sono disponibili sia in configurazione a due vie che a tre vie.

Valvole a sfera con sede morbida e con sede metallica

Le valvole a sfera con sede morbida utilizzano guarnizioni di tenuta in plastica come il PTFE.
In condizioni operative adeguate, garantiscono un elevato livello di tenuta e basse coppie di azionamento.
Le valvole a sfera con sede metallica vengono utilizzate per temperature più elevate, fluidi abrasivi o applicazioni particolarmente impegnative.
Tuttavia, possono richiedere forze di azionamento più elevate e presentare caratteristiche di perdita diverse rispetto alle versioni con sede morbida.

Valvole a sfera ad azionamento manuale, pneumatico ed elettrico

Le valvole a sfera ad azionamento manuale sono azionate tramite una leva a mano o un meccanismo a ingranaggi.
Sono adatte ad applicazioni in cui la valvola viene azionata solo occasionalmente ed è facilmente accessibile.
Gli attuatori pneumatici consentono una commutazione rapida e possono essere facilmente integrati in sistemi automatizzati.
A seconda del modello di attuatore, la valvola a sfera può assumere una posizione di sicurezza prestabilita in caso di interruzione dell’aria compressa.
Gli attuatori elettrici vengono utilizzati quando l’aria compressa non è disponibile o quando si desidera un comando elettrico.
Il feedback di posizione aggiuntivo, i finecorsa e i dispositivi di posizionamento consentono l’integrazione in sistemi di controllo e monitoraggio.

Applicazioni delle valvole a sfera

Ingegneria meccanica e impiantistica

Nell’ingegneria meccanica e impiantistica, le valvole a sfera chiudono le linee di raffreddamento, lubrificazione, acqua, aria compressa e alimentazione.
Il loro design compatto e la corsa ridotta ne facilitano l’integrazione in macchine e impianti.

Tecnologia idrica e di trattamento delle acque reflue

Le valvole a sfera vengono utilizzate negli impianti di trattamento delle acque, nei sistemi di dosaggio, nelle linee di distribuzione e in vari circuiti ausiliari.
Per le applicazioni relative all’acqua potabile, i materiali, le guarnizioni e le certificazioni devono essere conformi ai requisiti applicabili.

Settori dell’ingegneria chimica e di processo

Negli impianti chimici e di ingegneria di processo, le valvole a sfera vengono utilizzate per l'intercettazione e la distribuzione di liquidi e gas.
In presenza di fluidi corrosivi, possono essere richiesti acciaio inossidabile, materiali altamente legati o plastiche resistenti agli agenti chimici.
Anche i materiali di tenuta devono essere resistenti al fluido e alla temperatura.

Settore petrolifero e del gas

Nel settore petrolifero e del gas, le valvole a sfera trovano impiego, tra le altre applicazioni, in impianti di processo, strutture di stoccaggio e condotte di trasporto e distribuzione.
Grandi diametri nominali, pressioni elevate e requisiti di sicurezza più rigorosi possono richiedere sfere montate su perno, sistemi di tenuta speciali e test specifici per l’applicazione.

Settore alimentare e farmaceutico

Nelle aree di produzione igieniche, le valvole a sfera vengono utilizzate nelle linee di prodotto, di pulizia e di alimentazione.
In questo ambito, sono particolarmente importanti design di facile pulizia, superfici adeguate, materiali adatti al contatto con gli alimenti e spazi morti minimi.

Ingegneria energetica e degli impianti

Negli impianti di riscaldamento, raffreddamento, climatizzazione e distribuzione, le valvole a sfera vengono utilizzate per intercettare acqua, fluidi termovettori e altri fluidi compatibili.

Tecnologia dell’aria compressa e dei gas

Le valvole a sfera consentono la chiusura rapida dell’aria compressa e dei gas tecnici idonei.
Per i gas infiammabili, tossici o ultrapuri, è necessario tenere conto di modelli speciali e requisiti di tenuta specifici.

Vantaggi delle valvole a sfera

• Apertura e chiusura rapide: è sufficiente una rotazione di 90 gradi per aprire o chiudere completamente il flusso del fluido.
• Basse perdite di carico: in particolare, i modelli a passaggio totale presentano una bassa resistenza al flusso quando sono completamente aperti.
• Buone prestazioni di intercettazione: guarnizioni adeguate della sfera e della sede garantiscono una tenuta affidabile contro il flusso del fluido.
• Design compatto: rispetto a molte valvole a sollevamento, le valvole a sfera richiedono uno spazio di installazione molto ridotto.
• Semplice indicazione della posizione: per i modelli ad azionamento manuale, la posizione della valvola può spesso essere determinata direttamente dalla posizione della leva.
• Ampia scelta di materiali: i materiali metallici e non metallici consentono l’impiego con un’ampia gamma di liquidi e gas.
• Facile automazione: le valvole a sfera possono essere dotate di attuatori rotativi pneumatici o elettrici.
• Basi esigenze di manutenzione: se selezionate correttamente e utilizzate come previsto, molte valvole a sfera funzionano in modo affidabile per un lungo periodo.

Limiti delle valvole a sfera

• Le valvole a sfera standard sono progettate principalmente per l’apertura e la chiusura complete. La regolazione continua del flusso in una posizione parzialmente aperta può sottoporre a sollecitazioni le guarnizioni e la superficie della sfera.
• Solidi, fibre o particelle abrasive possono accumularsi tra la sfera e la sede o causare una maggiore usura. Per tali fluidi, è necessario selezionare design, materiali e sistemi di tenuta adeguati.
• Quando la valvola è chiusa, il fluido può rimanere intrappolato nella cavità del corpo tra le guarnizioni della sede. Se questo fluido si riscalda, la pressione può aumentare. In tali applicazioni, sono necessari modelli di sede con scarico della pressione o altre misure di protezione.
• Le valvole a sfera con guarnizioni di tenuta morbide sono soggette ai limiti di temperatura e pressione dei materiali di tenuta utilizzati. Le versioni con sede metallica ampliano la gamma di applicazioni, ma possono comportare costi più elevati e coppie di azionamento maggiori.

Criteri chiave di acquisto per le valvole a sfera

Fluido e condizioni operative

Il processo di selezione inizia con una descrizione precisa del fluido. Occorre prestare particolare attenzione alla composizione chimica, alla concentrazione, alla temperatura e alla viscosità del fluido, nonché al suo contenuto di solidi o particelle, alla sua corrosività, alla sua infiammabilità e al potenziale di pericolo.
Il corpo, la sfera, lo stelo, le guarnizioni di tenuta e gli altri componenti a contatto con il fluido devono essere sufficientemente resistenti al fluido stesso.

Pressione e temperatura di esercizio

La valvola a sfera deve essere progettata per la pressione massima che può verificarsi e per la temperatura effettiva del fluido.
Va notato che la pressione nominale ammissibile di molti materiali e guarnizioni diminuisce all’aumentare della temperatura. Occorre inoltre tenere conto dei picchi di pressione di breve durata e delle fluttuazioni di temperatura.

Diametro nominale e sezione di passaggio

Il diametro nominale e il raccordo devono essere compatibili con l’impianto. Inoltre, occorre decidere se sia necessario un passaggio pieno o ridotto.
La sezione piena è particolarmente utile quando sono richieste basse perdite di carico, portate elevate o una sezione trasversale della tubazione libera da ostacoli. La sezione ridotta può rappresentare una soluzione più compatta ed economica per esigenze di portata meno impegnative.

Materiali del corpo e delle guarnizioni

La scelta non deve limitarsi al solo materiale del corpo. Anche la sfera, lo stelo, le sedi di tenuta, gli O-ring e le guarnizioni del corpo devono essere adatti all’applicazione.
Il PTFE è spesso utilizzato come materiale di tenuta delle sedi. A seconda del fluido, della temperatura e del carico, potrebbero essere necessari sistemi di tenuta in plastica modificata, elastomeri o metalli.

Tipo di attacco

Le valvole a sfera sono disponibili, tra gli altri, con i seguenti tipi di attacco:

• filettatura interna o esterna,
• collegamento a flangia,
• estremità a saldare,
• estremità a saldare a manicotto,
• manicotti per incollaggio con solvente o saldatura per fusione per impianti di tubazioni in plastica,
• raccordi a morsetto o altri raccordi sanitari.

Lo standard di raccordo, la pressione nominale, il sistema di tenuta e la lunghezza complessiva devono corrispondere alle tubazioni esistenti.

Numero di vie e funzione operativa

Per una semplice applicazione di intercettazione, è solitamente sufficiente una valvola a sfera a due vie.
Per le versioni a tre vie, è necessario specificare chiaramente prima dell’ordine quali raccordi devono essere collegati nelle singole posizioni di commutazione e se è richiesto un foro a L o a T.

Azionamento e automazione

Per il funzionamento manuale, è necessario verificare l’accessibilità, la coppia richiesta e la possibilità di un meccanismo di bloccaggio.
Per le valvole a sfera automatizzate, è necessario specificare il tipo di azionamento, la tensione di alimentazione o la pressione di comando, il tempo di azionamento, la posizione di sicurezza, la frequenza di commutazione e le condizioni ambientali.
Un'interfaccia meccanica standardizzata, come quella specificata nella norma ISO 5211, facilita l'accoppiamento della valvola con l'attuatore rotativo. Diversi produttori offrono valvole a sfera con un'interfaccia di attuazione corrispondente per attuatori pneumatici ed elettrici.

Perdite, prove e norme

La tenuta richiesta dipende dal fluido, dalla pressione e dalle conseguenze di una potenziale perdita.
La norma DIN EN 1983 specifica i requisiti per le valvole a sfera industriali in acciaio con vari tipi di attacco. La norma DIN EN 12266-1 riguarda le prove di pressione, le procedure di prova e i criteri di accettazione per le valvole metalliche. A seconda del settore e dell’applicazione, possono essere applicabili ulteriori norme, omologazioni e requisiti di prova.
Per i fluidi pericolosi, infiammabili o sensibili dal punto di vista ambientale, ad esempio, possono essere applicati requisiti speciali in materia di sicurezza antincendio, protezione contro le esplosioni, comportamento alle emissioni o sicurezza funzionale.

Manutenzione e intercambiabilità

Per gli impianti con elevati costi di fermo macchina, le valvole a sfera a tre o più pezzi possono risultare vantaggiose, poiché le guarnizioni e i componenti interni sono più facili da sottoporre a manutenzione o da sostituire.
È inoltre opportuno verificare:

• disponibilità di kit di guarnizioni,
• intercambiabilità dell’attuatore,
• accessibilità alla valvola,
• intervalli di manutenzione richiesti,
• disponibilità dei ricambi,
• disponibilità del prodotto a lungo termine.

Produttore, consulenza e costi del ciclo di vita

Un produttore o fornitore adeguato dovrebbe essere in grado di fornire consulenza sulla scelta dei materiali, delle guarnizioni, della pressione nominale, del diametro interno, del tipo di attacco e dell’attuatore.
Oltre al prezzo di acquisto, occorre tenere conto dei costi di installazione, automazione, consumo energetico dell’attuatore, manutenzione, ricambi e potenziali tempi di fermo.
Una valvola a sfera tecnicamente ben progettata può rivelarsi più conveniente nel lungo periodo rispetto a un modello a basso costo che deve essere sostituito frequentemente a causa di materiali inadeguati, coppie di funzionamento eccessive o usura prematura delle guarnizioni.

Sintesi

Le valvole a sfera sono valvole industriali compatte e versatili utilizzate per chiudere, aprire e deviare fluidi liquidi o gassosi. Una sfera forata viene ruotata di 90 gradi, consentendo un movimento di commutazione rapido e chiaramente riconoscibile.
Le diverse configurazioni del corpo, dei cuscinetti a sfere, dei passaggi, dei materiali e dei sistemi di tenuta ne consentono l’impiego in numerose applicazioni industriali e tecniche. Per i processi automatizzati sono disponibili attuatori pneumatici ed elettrici, oltre a varie opzioni di retroazione e controllo.
Per garantire un funzionamento affidabile, le valvole a sfera devono essere selezionate con cura in base al fluido, alla pressione, alla temperatura, alla portata, al tipo di attacco e alla frequenza di commutazione. È necessaria particolare attenzione in caso di fluidi aggressivi, abrasivi, caldi o pericolosi, nonché per applicazioni con elevati requisiti di tenuta e sicurezza.

Le valvole a sfera possono essere acquistate presso diversi produttori e fornitori. Su Exportpages è possibile trovare informazioni complete sui produttori e fornitori di valvole a sfera di tutto il mondo.