Nei moderni sistemi chiusi industriali e civili, le valvole di sicurezza a dilatazione termica, componenti apparentemente insignificanti, svolgono un ruolo cruciale come sistemi di protezione. Quando il liquido all’interno del sistema si espande a causa dell’aumento di temperatura, causando il superamento dei limiti di pressione di progetto, questa valvola si apre automaticamente per rilasciare la pressione in eccesso ed evitare incidenti catastrofici.
Effetto della dilatazione termica
Dobbiamo innanzitutto comprendere la ragione fondamentale dell’esistenza delle valvole di sicurezza a dilatazione termica: la proprietà fisica della dilatazione e della contrazione termica del liquido. In un sistema completamente chiuso, che si tratti di un collettore solare, di uno scaldabagno domestico o della camicia di un reattore industriale, l’acqua o altro fluido di lavoro all’interno del sistema si espande di volume una volta riscaldato. Poiché i liquidi sono quasi incomprimibili, questa espansione si traduce direttamente in un forte aumento della pressione del sistema. Ad esempio, quando l’acqua viene riscaldata da 10 °C a 90 °C, il suo tasso di espansione volumetrica è di circa il 3,5%. Se il volume totale del sistema è di 1000 litri, i 35 litri di liquido espanso non hanno spazio a disposizione, generando un’enorme pressione aggiuntiva.
Rischi del sistema di valvole di sicurezza
Questa sovrapressione causata dall’espansione termica è chiamata “pressione di espansione termica in un sistema chiuso”. Se un sistema non dispone di adeguate misure di sicurezza, la pressione in continuo aumento agirà innanzitutto sull’anello più debole del sistema, potenzialmente giunti di tubazioni, guarnizioni, sensori o persino il rivestimento di uno scambiatore di calore o di un serbatoio di accumulo. Il risultato finale è spesso danni permanenti alle apparecchiature, rottura delle tubazioni ed espulsione di fluido ad alta temperatura e alta pressione, causando danni materiali, interruzioni della produzione e persino gravi incidenti con lesioni personali. Le valvole di sicurezza a espansione termica sono dispositivi di sicurezza specializzati progettati per mitigare in modo proattivo e controllabile questo rischio specifico.
Principio di funzionamento della valvola di sicurezza
Il principio di funzionamento di una valvola di sicurezza a espansione termica si basa sul principio dell’equilibrio delle forze, ma il suo obiettivo progettuale differisce fondamentalmente dalle valvole di sicurezza convenzionali o dalle valvole di riduzione della pressione. È specificamente progettata per rispondere a un aumento di pressione graduale e continuo causato dall’aumento di temperatura, anziché ai picchi di pressione potenzialmente istantanei tipici delle caldaie a vapore. La struttura del nucleo di una tipica valvola di sicurezza a espansione termica a molla comprende un corpo valvola, una sede valvola, un disco valvola (o nucleo valvola), una molla di regolazione e una porta di scarico.
Struttura del nucleo
Quando la pressione del sistema è normale, il precarico applicato dalla molla preme il disco valvola saldamente contro la sede valvola, mantenendo la valvola ben chiusa. All’aumentare della temperatura del fluido all’interno del sistema, aumenta anche la pressione. Quando la forza esercitata sull’area effettiva del disco valvola supera la forza preimpostata della molla, l’equilibrio di forza si interrompe. Il disco valvola si solleva, separandosi dalla sede valvola, e il liquido in eccesso nel sistema a causa dell’espansione viene scaricato in modo controllato attraverso la porta di scarico, direttamente in un punto di drenaggio sicuro. Una volta che la pressione scende al di sotto del valore di taratura della molla a causa del rilascio, la forza della molla riacquista il sopravvento, il disco della valvola si riposiziona rapidamente, la valvola si chiude automaticamente e il sistema torna al normale funzionamento.
Questo tipo di valvola è caratterizzato da una pressione di esercizio (pressione di taratura) tipicamente bassa, solo leggermente superiore alla pressione di esercizio massima normale del sistema, ma ben al di sotto del limite di pressione di progetto dell’apparecchiatura, con l’obiettivo di eliminare sul nascere i rischi di sovrapressione. La sua capacità di scarico è inoltre progettata principalmente per soddisfare la portata generata dalla dilatazione termica, piuttosto che per estinguere incendi o rispondere ad altre condizioni catastrofiche di perdita di pressione.
Conclusione
In sintesi, la valvola di sicurezza per dilatazione termica non è un accessorio superfluo, ma un componente chiave proattivo e indispensabile per garantire il funzionamento sicuro di qualsiasi sistema di riscaldamento a liquido chiuso. Grazie a una progettazione meccanica precisa, trasforma il potenziale rischio fisico della dilatazione termica in un rilascio di pressione controllabile e innocuo.
Gli standard internazionali dell’IFAN
IFAN segue numerosi standard internazionali per garantire la qualità e l’affidabilità dei suoi prodotti in tubazioni. Tra i principali si includono ASTM D3035, ASTM D3350, ISO 4427 Series standards, EN 12201 Series standards, DIN 8074/8075, GB/T 13663 Series standards, AS/NZS 4130, JIS K6760, BS 6572 e CSA B137.1. Questi standard coprono diversi aspetti di produzione, prestazioni e sicurezza, assicurando che i tubi IFAN soddisfino le esigenze dei mercati globali e delle applicazioni più esigenti.
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