L'importanza di un avvio graduale per applicazioni critiche che richiedono alta precisione

Oct 25, 2023

1 maggio 2023 Da Contenuti sponsorizzati

Quando si seleziona una valvola, ci sono molti parametri da considerare, ma quando sono coinvolte apparecchiature sensibili e la precisione è vitale per l'applicazione, come nelle analisi dei fluidi, è necessario considerare le caratteristiche del sollevamento del flusso perché il flusso iniziale può avere un effetto sorprendente impatto sulla vita e sul funzionamento del sistema nel suo complesso. Ad esempio, se una valvola consente un improvviso aumento del flusso, può causare uno shock idraulico (noto anche come colpo d'ariete o colpo d'ariete). Questo può essere visto nel Diagramma 1 dove l'area cerchiata mostra un forte picco di flusso che si verifica al momento del sollevamento o dell'apertura della valvola.

Cause comuni di decollo improvviso

I sollevamenti improvvisi sono generalmente dovuti al modo in cui la superficie di tenuta interna dell'ingresso (solitamente un ugello) si impegna con la superficie di tenuta di azionamento della valvola, che, più comunemente, è un otturatore con gomma aderente alla sua superficie. Sfortunatamente, la natura della gomma (Viton, EPDM, ecc.) si presta all'adesione, alla deformazione e al degrado, che in determinate circostanze fa sì che l'otturatore aderisca all'ugello prima di disimpegnarsi bruscamente. Anche le irregolarità meccaniche possono causare o contribuire a un improvviso aumento del flusso, ma quelle sono molto specifiche per il design della valvola, come la molla o anche le forze di attrito.

Alcuni tipi di valvole hanno caratteristiche che le rendono più adatte a ridurre il sollevamento del flusso o i picchi e i colpi d'ariete, come le valvole a saracinesca, le valvole a sfera o le valvole a spillo. Per limitare il flusso di spunto nella vostra applicazione, l'orifizio di lavoro della valvola deve essere variabile nella sua area libera. Una tipica valvola di controllo, come una valvola a fungo o a spola, ha un orifizio fisso e pertanto il sollevamento sulla faccia della tenuta funziona lungo l'intera circonferenza dell'orifizio. Ciò si traduce in un picco iniziale di flusso. Ad esempio, un orifizio di 0,006 con un sollevamento controllato di 0,001 rappresenterebbe il 6,5% del flusso completo, equivalente a un decollo o un salto improvviso.

Impatto del flusso su sistema e applicazione

Lo shock idraulico può provocare vibrazioni, rumore e persino la rottura/guasto di tubi o guarnizioni. Soprattutto per i sistemi sensibili, garantire un decollo regolare e coerente del flusso è fondamentale, e non solo per la durata o il programma di manutenzione della macchina. Cambiamenti improvvisi nel flusso, per quanto brevi, possono essere particolarmente dannosi e costosi in applicazioni critiche per il controllo, come i farmaci o il controllo della ventilazione, ma anche nei casi in cui la strumentazione viene utilizzata per misurare aspetti di un sistema, come i braccialetti miniaturizzati per la pressione sanguigna. Un improvviso picco di flusso potrebbe essere troppo elevato e veloce perché un misuratore possa misurarlo e trasmetterlo in tempo, il che si tradurrà in una lettura imprecisa o incompleta.

Diagramma 1: decollo improvviso

Diagramma 2: Avvio graduale

Impatto del flusso sul mezzo

Picchi improvvisi di flusso possono anche significare l'ingresso di quantità premature o eccessive di mezzi nelle linee, che per applicazioni critiche, come l'estrazione di campioni, possono sprecare reagenti/solventi costosi o addirittura comportare analisi imprecise. C'è anche lo stato del mezzo stesso da considerare, come il sangue o altri fluidi sensibili suscettibili all'emolisi o alla fissione omolitica, in cui le cellule o i composti all'interno del fluido si disgregano. La turbolenza aumenta l'allentamento dei legami chimici, quindi riducendo al minimo le interruzioni o le sobbalzi nel flusso si eviterà la distruzione o la rovina di campioni delicati. Pertanto, una valvola per applicazioni delicate deve fornire un profilo di flusso che riduca al minimo il flusso turbolento, proteggendo i componenti, la strumentazione interna e la composizione del fluido da eventuali danni. Per ottenere ciò, si consigliano gli "avvii graduali" (vedere il diagramma 2). A differenza dei precedenti sollevamenti mostrati, un "avvio graduale" fornisce un'introduzione delicata del flusso prima di passare gradualmente a una portata proporzionale (in base alla corrente o ai passaggi forniti).

Consistenza della curva

Garantire che la curva di flusso segua lo stesso andamento da valvola a valvola, in particolare le caratteristiche di decollo, è importante per garantire coerenza nella produzione e creare fiducia nel prodotto; dopo tutto, un controllo superiore e di fascia bassa che consente microlitri di flusso è superiore solo se è ripetibile. Tuttavia, bisogna anche riconoscere che non esistono due valvole che funzioneranno esattamente allo stesso modo perché non esistono due valvole perfettamente identiche; pertanto, dovrebbe esserci un intervallo entro il quale funzioneranno tutte le valvole. Quando si seleziona una valvola, questo intervallo deve essere conosciuto e compreso in modo che tutte le valvole all'interno di un dato lotto siano adeguatamente uniformi e possano funzionare come previsto in una determinata applicazione. Ciò può riguardare soprattutto i decolli.