Dimensionamento della valvola regolatrice di portata

Il comportamento della valvola dipende dalla caratteristica idraulica installata, che differisce dalla caratteristica idraulica intrinseca in quanto considera anche il comportamento del circuito esterno. Il problema consiste nella scelta della caratteristica intrinseca che ottimizza (in genere: linearizza) quella installata in funzione del problema di controllo specifico.
La valvola si sceglie in funzione della autorità che deve avere nel circuito (e non del diametro della tubazione).

L’ “autorità” è un valore che rappresenta quanto incide la caduta di pressione nella valvola (completamente aperta) rispetto alla caduta di pressione complessiva del circuito idraulico.

L’obiettivo è quello di ottenere un legame lineare fra la corsa dell’otturatore e la portata nel circuito. Questa caratteristica è detta “caratteristica installata”, la quale dipende da due fattori: la caratteristica della valvola, e l’autorità che questa ha nel circuito. La tabella illustra quali sono le combinazioni di valvola e autorità per ottenere una caratteristica installata lineare:

a > 0.4 valvola lineare
0.25 < a < 0.4 valvola quadratica
a < 0.25 valvola equipercentuale

Una volta scelta l’autorità e il tipo di valvola, si calcola il dPv con la formula inversa alla prima.

Ora si utilizza un grafico che riporta in ascisse dPv, in ordinate la portata G, e delle curve con vari valori di Kv. Il modello di valvola sarà associato a ognuno di questi Kv. Per curiosità si può anche guardare nella tabella qual’è il diametro della valvola scelta. Di solito capita che la valvola di regolazione abbia un diametro di due misure inferiore a quello della tubazione. Misure standard sono (in mm): 20, 25, 32, 40, 50, 65, 80, 100.
Molto probabilmente il punto di intersezione fra G e dPv scelti non capita su una delle rette di kv, quindi si sceglierà un kv più vicino. Scegliendo un kv inferiore la dPv è più grande del previsto, quindi aumenta un pò l’autorità della valvola.
Scegliendo il kv superiore, la dPv sarà inferiore a quella prevista, quindi l’autorità sarà di meno. G è la portata nominale della pompa ed è imposta. Per aumentare la precisione di regolazione e tenendo conto delle tolleranze di costruzione è consigliato scegliere il kv superiore.

 

Il coefficiente di portata nominale (kv) è un dato caratteristico di ogni valvola e viene determinato dal costruttore misurando qual’è la portata d’acqua (G) che passa nella valvola aperta generando una perdita di carico di 100 kPa (1 bar), e viene poi specificato nei fogli tecnici. Ha le dimensioni di una portata volumica.

La caratteristica idraulica intrinseca della valvola è la relazione fra la corsa dell’otturatore e la portata. Nel grafico la portata è espressa in termini relativi alla portata a valvola completamente aperta (kv). La valvola equipercentuale consente di avere una caratteristica installata lineare a patto che abbia una autorità minore di 0.25.

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