Le valvole di non ritorno, in inglese Non Return Valve (NRV), sono componenti progettati per garantire un flusso unidirezionale all’interno di una linea di piping: permettono al fluido di fluire in una sola direzione, prevenendo così il rischio di riflusso.
Le valvole di non ritorno sono utilizzate in una vasta gamma di applicazioni industriali, dalla petrolchimica alla termoidraulica, dove è necessario controllare il flusso dei liquidi e dei gas per garantire la sicurezza e l’efficienza operativa dell’impianto. Sono un esempio le valvole di fondo, o foot valve, una tipologia speciale di NRV ampiamente utilizzata nelle bocche di aspirazione delle pompe, che impediscono lo svuotamento delle tubazioni durante i periodi di riposo degli impianti di pompaggio.
Questi componenti vengono spesso chiamati anche valvole di ritegno, anche se è doverosa una precisazione: tutte le valvole di ritegno possono essere considerate NRV, ma non tutte le valvole di ritorno sono anche valvole di ritegno.
Il loro posizionamento all’interno dell’impianto è chiaramente definito all’interno Piping and Instrumentation Diagram, che generalmente le colloca in una posizione tale da permettere un facile accesso, necessario per consentire le eventuali operazioni di manutenzione.
In questo articolo scopriamo il funzionamento e le principali tipologie della non return valve, ognuna delle quali è progettata per specifiche esigenze e condizioni operative.
Come funzionano le valvole di non ritorno
Questi componenti operano su un principio semplice ma efficace: permettono il passaggio del fluido in una sola direzione, bloccando automaticamente ogni tentativo di flusso inverso. Il loro funzionamento si basa sulla presenza di un meccanismo di chiusura che reagisce alla direzione e alla pressione del fluido.
Quando il fluido scorre nella direzione corretta, la pressione lo spinge oltre il meccanismo di chiusura permettendone il passaggio. Al contrario, se il fluido tenta di muoversi nella direzione opposta, la stessa pressione agisce per chiudere la valvola, impedendo così il riflusso.
Questi componenti funzionano quindi senza la necessità di installare ulteriori dispositivi di controllo esterni. Questa funzionalità automatica è fondamentale per garantire la sicurezza e l’efficienza degli impianti: previene danni causati da flussi inversi, come il backflow nei sistemi di pompaggio o il rischio di contaminazione all’interno delle linee di piping.
La manutenzione delle valvole di non ritorno viene effettuata seguendo le linee guida comunicate dal produttore: in generale possiamo dire che è sempre opportuno prevedere un adeguato isolamento della NRV, come ad esempio una saracinesca o una valvola a sfera. La sua installazione all’interno della linea di piping, inoltre, avviene generalmente a una distanza di 5D (D=Pipe/Pipeline OD) dai raccordi o dalla pompa, necessaria per evitare eventuali turbolenze.
Principali tipologie esistenti
Sono disponibili diverse tipologie di valvole di non ritorno, ciascuna progettata per specifiche esigenze di pressione, flusso e ambiente operativo. Per scegliere la tipologia più adatta alle proprie esigenze è necessario valutare una serie di elementi: dalla posizione alle condizioni di temperatura e pressione del fluido, fino ai tempi di chiusura e al tipo di installazione, orizzontale o verticale.
Per questi motivi i software per la progettazione degli impianti industriali prevedono funzionalità dedicate al posizionamento automatico dei componenti, che forniscono gli elenchi di linee, valvole e strumenti più adatti alla linea di piping.
Tra le migliori soluzioni in commercio c’è il software P&ID di ESAin, un applicativo per AutoCAD che consente di velocizzare la stesura grafica degli schemi di processo fornendo le distinte dei materiali necessari. Il software supervisiona inoltre la fase di sviluppo dello schema di processo fornendo classi di tubazioni definite e mostrando solamente i rispettivi componenti compatibili, riducendo in questo modo la probabilità di commettere errori.
Possiamo distinguere le tipologie di valvole di non ritorno rispetto al meccanismo di funzionamento utilizzato per consentire o bloccare il flusso del fluido al loro interno.
- A battente (Swing check non-return valves). Rappresentano una tipologia molto diffusa e sono apprezzate per la loro semplicità e affidabilità. Sono caratterizzate da un disco mobile, chiamato “battente”, che si apre e si chiude in risposta al flusso del fluido all’interno della tubazione.
- A sfera (Ball NRV). Utilizzano una sfera mobile interna, di solito realizzata in materiali resistenti come l’acciaio inossidabile, per controllare il flusso dei fluidi. La sfera, libera di muoversi all’interno del corpo della valvola, agisce come un meccanismo di blocco che risponde alla direzione del flusso.
- A diaframma (Diaphragm NRV). Utilizza un diaframma, generalmente realizzato in gomma, che viene controllato dalla pressione del fluido. Prevengono i “colpi d’ariete” e garantisce uno smorzamento ottimale dei picchi di pressione.
- In linea (In-line valve). Sono composte da una molla che viene azionata dalla pressione del fluido: il flusso viene azionato quando la pressione è superiore alla tensione della molla, viceversa viene invece bloccato.
- A dischi pieghevoli o inclinabili (Folding e Tilting non return valve). Dotati di dischi che possono rispettivamente piegarsi o inclinarsi permettendo l’apertura o la chiusura della valvola di non ritorno. Le prime vengono utilizzate per il passaggio di liquidi a bassa pressione, le seconde permettono invece di gestire flussi più turbolenti, caratterizzati da alte velocità.
- Stop check NRV. Sono dotate di un meccanismo di controllo a esclusione che non dipende dalla direzione del flusso o dalla pressione del fluido.
I progettisti e gli ingegneri devono pertanto valutare attentamente le diverse caratteristiche tecniche previste per ogni tipologia, per garantire che il modello scelto offra non solo le funzionalità richieste, ma anche durabilità e affidabilità nel tempo, elementi cruciali per la manutenzione e l’efficienza complessiva di un impianto industriale.
