Valvola di sicurezza
La valvola di sicurezza (in inglese pressure safety valve, acronimo PSV) è un dispositivo automatico avente un ingresso ed uno scarico, ed il cui scopo è quello di impedire che un impianto, contenente liquidi o gas/vapori, possa essere sottoposto ad una pressione pericolosa.
È nota anche come valvola limitatrice di pressione. Sono note applicazioni classiche su una caldaia, su recipienti come una pentola a pressione o su un sistema di tubazioni. I vari modelli vennero sviluppati partendo da prototipi seicenteschi dell'inventore francese Denis Papin.
La connessione di ingresso è collegata al processo e sottoposta alla pressione ivi presente. La connessione di scarico può, secondo il tipo di impianto, essere aperta all'atmosfera oppure collegata ad una tubazione di recupero o di sicurezza.
La valvola ha nella sua parte interna lato ingresso un boccaglio avente una certa lunghezza. Il profilo del boccaglio forma una sezione che man mano si restringe, e che raggiunge il valore minimo nella sua parte terminale interna. L'estremità del boccaglio forma un anello la cui superficie è rettificata e lucida. Al di sopra di tale anello poggia un otturatore spinto da una molla la cui compressione è regolabile dall'esterno tramite una vite con piattello posta nella parte superiore della valvola stessa. La superficie dell'otturatore che poggia sul boccaglio è rettificata, realizzando così una tenuta meccanica metallo su metallo. Per alcune applicazioni la superficie dell'otturatore è ricoperta con materiale morbido per garantire una tenuta perfetta.
Il processo esercita la sua pressione, tramite il boccaglio, su tutta l'area libera dell'otturatore. La forza così generata viene contrastata dalla forza esercitata dalla molla sull'otturatore. Quando la pressione cresce e la forza esercitata sull'otturatore supera quella esercitata dalla molla, l'otturatore inizia a sollevarsi. Il fluido di processo inizia a passare, ed è costretto ad uscire radialmente su tutta la superficie dell'otturatore. Questi ha, lungo tutta la sua circonferenza periferica, una sporgenza rivolta verso il basso. Il fluido quindi è costretto da questo anello sporgente a modificare la sua traiettoria, andando verso il basso ad alta velocità. L'effetto è quello di generare sull'otturatore una forza supplementare che provoca la totale apertura della valvola.
Quando la pressione scende al di sotto di un valore prestabilito (blow-down), si verifica l'effetto inverso e la valvola si chiude completamente in un tempo brevissimo.
La differenza tra le due pressioni di apertura e chiusura ha generalmente un valore compreso tra il 4% ed il 7% del valore di apertura. Il valore di pressione di richiusura si può regolare in fase di taratura tramite il posizionamento di un anello avvitato all'esterno del boccaglio, dentro il corpo valvola. Variando la distanza tra questo anello e la parte inferiore dell'otturatore si influenza il valore di blow-down.
Nelle installazioni dove la tubazione di scarico non è a pressione atmosferica, ma connessa ad un sistema pressurizzato, il valore di pressione di apertura valvola viene influenzato da tale pressione. Questa infatti agisce sulla superficie dell'otturatore e genera una forza che si somma a quella generata dalla molla. La valvola scatterebbe quindi ad un valore di pressione più alto e verrebbe quindi a cessare la sua funzione di sicurezza.
In questi casi si usano le valvole di sicurezza bilanciate. L'otturatore è isolato dalla camera di scarico tramite un soffietto metallico avente la stessa sezione utile, e si trova quindi sottoposto solamente alla pressione atmosferica.
Le valvole di sicurezza devono essere periodicamente controllate per accertarsi che siano funzionanti come da specifiche. Molte valvole hanno a tale scopo all'esterno una leva ad azionamento manuale per permetterne l'apertura manuale o per effettuare un test sul corretto funzionamento. Questa manovra, ov'è possibile farla, assicura che la valvola non è bloccata, ma non garantisce il corretto valore di taratura.
Periodicamente quindi (generalmente ad ogni fermata di impianto), tutte la valvole di sicurezza vengono smontate e portate in Officina Manutenzione. Qui vengono smontate e revisionate; in particolare le superfici otturatore e boccaglio vengono rettificate per ripristinare eventuali tenute imperfette. Ciascuna valvola quindi viene posta su un banco di taratura tramite il quale si applica una pressione crescente di aria, e si esegue la taratura al valore di specifica regolando la compressione della molla.
Le valvole a molla sono state le prime storicamente ad esser state impiegate su larga scala. In altri casi, al posto della molla è usata una leva con contrappeso, ed il principio di funzionamento è pressoché identico a quelle con la molla.
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