Le classi di perdita della valvola di controllo definiscono il flusso consentito attraverso una sede della valvola chiusa in condizioni di prova specificate. Le classi II, III e IV forniscono limiti di perdita delle sedi metalliche progressivamente più severi, mentre la classe V applica un criterio di perdita di liquido dipendente dalla pressione e dalla dimensione della porta e la classe VI applica un limite di perdita di gas molto basso comunemente associato alle sedi resilienti. La Classe VI non dovrebbe essere descritta automaticamente come perdita zero assoluta. La specifica di acquisto deve identificare lo standard, la classe, il mezzo di prova, il differenziale di pressione, la direzione del flusso, le condizioni di temperatura e la costruzione della sede selezionata.
Una valvola di controllo può regolare il flusso con precisione e consentire comunque il passaggio di parte del fluido attraverso la sede quando viene comandata la chiusura. L'accettabilità della perdita dipende dall'attività del processo, dal design della sede, dal differenziale di pressione, dalla temperatura, dal fluido e dalla classe di perdita specificata per il progetto.
La frase “chiusura ermetica” non è sufficientemente preciso per gli appalti. Un fornitore può interpretarlo come un requisito standard di Classe IV relativo alla sede metallica, mentre un altro può presumere un requisito di Classe VI relativo alla sede resiliente. La valvola può quindi essere prodotta, azionata e testata secondo aspettative diverse anche se entrambe le citazioni utilizzano una formulazione simile.
Questa guida spiega classi di perdita delle valvole di controllo, come differiscono le classi da I a VI, perché la classe VI non è automaticamente "perdita zero" e cosa dovrebbero indicare gli acquirenti nella scheda tecnica e nell'ordine di acquisto.
Innanzitutto separare tre diversi tipi di perdite della valvola
Prima di discutere le classi di perdita della sede, distinguere il percorso di perdita da valutare.
| Tipo di perdita | Percorso della perdita | Verifica principale |
|---|---|---|
| Perdita dalla sede | Attraverso l'otturatore chiuso, il disco o l'elemento di chiusura rotante e la sede | Prova di tenuta della sede della valvola di controllo |
| Perdita esterna del limite di pressione | Attraverso corpo, coperchio, guarnizione, giunti filettati o contenenti pressione | Prova di pressione del guscio o idrostatica |
| Perdita di emissioni fuggitive | Principalmente attraverso l'imballaggio dello stelo e le tenute dinamiche verso l'atmosfera | Qualifica applicabile sulle emissioni fuggitive e requisiti di produzione |
Un sedile di Classe VI non dimostra che l'imballaggio dello stelo abbia basse emissioni fuggitive. Allo stesso modo, un test idrostatico riuscito non stabilisce la classe di perdita della sede chiusa.
Quali standard si applicano?
Due riferimenti vengono spesso utilizzati per l'ispezione delle valvole di controllo della temperatura ambiente e le prove di tenuta delle sedi:
- ANSI/FCI 70-2-2021 — Standard per il test di tenuta delle sedi delle valvole di controllo
- IEC 60534-4:2021 — Valvole di controllo dei processi industriali, ispezione e prove di routine
Nel progetto deve essere indicato quale norma ed edizione regolano l'ordine. Non scrivere solo “classe di perdita ANSI” o “classe di perdita IEC” senza identificare il riferimento completo.
Servizi particolari potrebbero richiedere procedure aggiuntive o diverse. Ad esempio, i test di tenuta criogenici e a bassa temperatura delle sedi dovrebbero essere specificati separatamente anziché presupporre che un test ambientale dimostri la tenuta a freddo.
Una classe di perdita è significativa solo quando è collegata a uno standard, un metodo di prova e una condizione di prova definiti.
Classi di perdita della valvola di controllo da I a VI
Le classi rappresentano diversi livelli e metodi di perdite ammissibili. Un numero di classe più alto non significa che ogni valvola possa o debba essere fornita in quella classe.
| Classe | Interpretazione generale | Tipico uso ingegneristico | Limitazione importante |
|---|---|---|---|
| Classe I | Nessun test di tenuta della sede di produzione definito, salvo diverso accordo | Lavori in cui la tenuta dell'otturatore non è un requisito normativo | Non deve essere interpretato come una prestazione di perdita misurata |
| Classe II | Perdita testata relativamente permissiva, comunemente espressa come percentuale della capacità nominale | Applicazioni selezionate con sede metallica in cui è accettabile una perdita moderata a sede chiusa | Non appropriato laddove le perdite creano problemi di sicurezza, contaminazione o perdita di energia |
| Classe III | Più ristretto della Classe II, ancora generalmente basato sulla capacità | Requisito di chiusura intermedia con sede metallica | Deve essere confrontato con le effettive conseguenze del processo |
| Classe IV | Requisito comune della valvola di controllo con sede metallica più stretta | Controllo generale del processo in cui è richiesta una chiusura controllata ma non è necessaria la tenuta della sede resiliente | Non significa perdite zero |
| Classe V | Limite di perdita di liquido molto stretto correlato al differenziale di pressione e alle dimensioni della sede o della porta | Applicazioni con sedi metalliche ad alta pressione o alta temperatura dopo la revisione della progettazione | Richiede finitura del rivestimento, carico del sedile, forza dell'attuatore e condizioni di prova controllate adeguate |
| Classe VI | Limite di perdita di gas molto basso comunemente associato a sedi resilienti o composte | Applicazioni con gas o liquidi puliti che richiedono prestazioni a sede chiusa molto ermetica | Non è una garanzia universale di perdite pari a zero assoluto in condizioni di servizio |
Nel sistema FCI comunemente utilizzato, le classi II, III e IV sono spesso riassunte da una perdita massima pari a circa lo 0,5%, 0,1% e 0,01% della capacità nominale della valvola nelle condizioni di prova specificate. La Classe V e la Classe VI utilizzano metodi di accettazione diversi anziché continuare semplicemente la stessa sequenza percentuale.
Gli esatti criteri di accettazione, pressione di prova, mezzo di prova, durata e metodo di misurazione dovrebbero essere ricavati dallo standard concesso in licenza e dalla procedura di progetto approvata.
Perché la Classe VI non è automaticamente “perdita zero”
La Classe VI è spesso descritta nei documenti commerciali come “a tenuta di bolle” o “a perdita zero”. Queste frasi possono creare aspettative errate.
La Classe VI definisce un tasso di perdita ammissibile molto basso nell'ambito di un test di produzione specificato. Ciò non dimostra che nessuna molecola possa passare attraverso la sede a qualsiasi pressione di servizio, temperatura, fluido e storia operativa.
Le effettive perdite di servizio possono essere influenzate da:
- Variazione della temperatura dopo il test di fabbrica
- Dilatazione o contrazione termica delle parti di rivestimento
- Particelle intrappolate sul sedile
- Rigonfiamento, indurimento o attacco chimico della sede
- Pressione di alimentazione dell'attuatore ridotta
- Regolazione errata dell'attuatore
- Direzione del flusso e squilibrio di pressione
- Erosione, cavitazione o danni da incendio
- Cicli ripetuti e usura del sedile a lungo termine
Quando il processo richiede un isolamento positivo per la manutenzione o la sicurezza, il progetto può richiedere una valvola di isolamento separata, una disposizione a doppio blocco, una connessione di spurgo o un altro metodo di isolamento progettato. Una valvola di controllo della strozzatura non deve essere trattata automaticamente come l'unica barriera di isolamento per la manutenzione.
Classe IV contro Classe V contro Classe VI
Queste sono le classi di intercettazione delle valvole di controllo più frequentemente discusse, ma rappresentano diversi approcci di progettazione e test.
| Fattore di selezione | Classe IV | Classe V | Classe VI |
|---|---|---|---|
| Tipico concetto di sedile | Sedile in metallo | Sedile in metallo di alta qualità o rivestimento appositamente progettato | Seduta spesso resiliente, elastomerica o composita |
| Capacità di temperatura | Ampio quando il materiale è adatto | Spesso selezionato per il servizio impegnativo di sedi metalliche ad alta temperatura | Limitato dal materiale del sedile morbido o dalla composizione del sedile |
| Supporti sporchi o abrasivi | Potrebbe essere più tollerante a seconda del design del rivestimento | Richiede riporto duro, finitura superficiale e revisione dell'erosione | La sede morbida potrebbe essere danneggiata da particelle o abrasioni |
| Domanda dell'attuatore | Carico del sedile progettato normale | Potrebbe richiedere una forza di posizionamento maggiore e attentamente controllata | Deve comprimere la sede morbida senza sovraccaricarla |
| Vantaggio principale | Pratica chiusura con sede metallica per servizi generali | Prestazioni della sede in metallo molto strette | Perdite molto basse durante i test di produzione |
| Limitazione principale | Perdite consentite più elevate rispetto alle classi V o VI | Lavorazioni, lappature, attuatori e controlli di prova più impegnativi | Il materiale della sede può limitare la pressione, la temperatura, la resistenza chimica e la durata |
Sede morbida o sede metallica per la selezione della classe di perdita
Valvole di controllo con sede metallica
Le sedi metalliche sono comunemente selezionate per alte temperature, elevata caduta di pressione, servizio abrasivo, vapore, scoppiettamento, rischio di cavitazione o applicazioni in cui una sede morbida si deformerebbe o si deteriorerebbe.
La tenuta della sede metallica dipende da:
- Geometria dell'otturatore e della sede
- Precisione e concentricità della lavorazione
- Qualità di lappatura e finitura superficiale
- Selezione di riporto o rivestimento
- Allineamento della guida
- Allineamento stelo e attuatore
- Forza di seduta richiesta
- Direzione della pressione e forza sbilanciata
La Classe IV è comune per le valvole di controllo generali con sede metallica. La Classe V potrebbe essere necessaria per un servizio ad alta pressione più ristretto, ma deve essere confermata rispetto al corpo, al trim, al differenziale di pressione e all'attuatore selezionati.
Valvole di controllo con sede morbida
Le sedi morbide o composte possono supportare una chiusura molto stretta in un servizio adeguato e pulito. I materiali comuni dei sedili possono includere composti a base di PTFE, elastomeri o polimeri tecnici, a seconda del design selezionato.
La sede deve essere revisionata per:
- Temperatura massima e minima
- Compatibilità chimica
- Differenziale di pressione
- Rischio di estrusione o deformazione
- Danno particellare
- Insieme di compressione
- Requisiti di servizio antincendio o pericolosi
Specificare la Classe VI senza identificare il materiale della sede e le condizioni del processo può creare una valvola che supera un test dell'aria di fabbrica ma ha una sede inadatta per il servizio effettivo.
Per le decisioni sui materiali di rivestimento e sedile, rivedere il Guida alla scelta dei materiali del trim della valvola.
Perché il dimensionamento dell'attuatore influisce sulle perdite della sede
La classe di tenuta della sede si applica al pacchetto completo di valvola e attuatore, non solo al corpo valvola.
L'attuatore deve fornire una spinta o una coppia di chiusura sufficiente nella condizione di utilità minima disponibile. Il calcolo dovrebbe considerare:
- Differenziale massimo di pressione di intercettazione
- Direzione del flusso e forza di processo sbilanciata
- Carico dei posti richiesto dalla classe selezionata
- Attrito di imballaggio e guida
- Campo della molla o uscita dell'attuatore su tutta la corsa
- Pressione minima dell'aria strumentale
- Azione di apertura o chiusura senza errori
- Posizionatore e regolazione da banco
Una forza troppo ridotta può impedire la classe di perdita richiesta. Una forza eccessiva può danneggiare una sede morbida, deformare le parti del rivestimento, aumentare l'attrito o ridurre la durata.
Non risolvere un problema di perdite aumentando la forza dell'attuatore senza confermare il carico della sede consentito dal produttore della valvola e la forza dello stelo.
Per la selezione completa del pacchetto, consultare la Guida alla selezione dell'attuatore della valvola.
Condizioni di prova che devono essere confermate
Due test descritti come “Classe VI” non sono necessariamente equivalenti se le condizioni di test differiscono.
| Articolo di prova | Perché è importante |
|---|---|
| Norma ed edizione applicabili | Definisce la classe, l'impostazione, il metodo di accettazione e la base di reporting |
| Mezzo di prova | L'aria, l'azoto o l'acqua si comportano diversamente e utilizzano metodi di misurazione diversi |
| Prova la differenza di pressione | Le perdite e la forza di sede possono variare con la pressione differenziale |
| Direzione del flusso | La pressione può favorire o opporsi all'inserimento a seconda del design della valvola |
| Posizione della valvola e alimentazione dell'attuatore | Conferma se il test utilizza la normale forza di chiusura dell'attuatore e le condizioni di utilizzo concordate |
| Temperatura | I risultati dei test ambientali non rappresentano automaticamente un servizio caldo o criogenico |
| Stabilizzazione e durata | La valvola e il sistema di misurazione necessitano di un periodo definito prima che l'accettazione venga registrata |
| Metodo di misurazione | I metodi di flusso volumetrico, raccolta di liquidi o conteggio delle bolle hanno limiti e precisione diversi |
Test ambientale rispetto alle effettive condizioni di servizio
Il test delle perdite delle sedi di produzione è normalmente un test di accettazione controllata in fabbrica. Non è una simulazione completa di ogni condizione di processo.
Servizio ad alta temperatura
Le valvole per vapore e per processi a caldo possono subire dilatazione termica, variazione del gioco della guida, distorsione del materiale e diverso contatto della sede dopo il riscaldamento. Il progetto dovrebbe identificare se un test di perdita ambientale è sufficiente o se è necessaria un'ulteriore verifica del servizio caldo.
Servizio criogenico e a bassa temperatura
Il servizio a freddo può modificare le dimensioni, il contatto con il sedile e il comportamento del materiale. Le perdite dalla sede criogenica dovrebbero essere specificate in base allo standard applicabile per le basse temperature e alla procedura di progetto piuttosto che dedotta da un test ambientale di Classe IV, V o VI.
Supporti sporchi, abrasivi o cristallizzanti
Un test di fabbrica pulito non può riprodurre incrostazioni di ruggine, particelle di catalizzatore, fanghi, cristallizzazione o depositi. Quando il fluido può contaminare la sede, il tipo del corpo valvola, la direzione del flusso, il lavaggio e l'accesso per la manutenzione possono essere più importanti della selezione della classe di catalogo più ristretta.
Non specificare automaticamente la classe più stretta
Una classe di perdita più ristretta può aumentare il costo della valvola, le dimensioni dell'attuatore, la complessità del trim, la sensibilità alla manutenzione e i tempi di consegna. Può anche forzare l'uso di una sede morbida non adatta alla temperatura o al fluido di processo.
Selezionare la classe dalla conseguenza della perdita:
- La perdita può contaminare un altro prodotto?
- Può sovraccaricare le apparecchiature a valle?
- Può sprecare vapore, gas combustibile o un fluido di processo costoso?
- Può creare una reazione pericolosa o un rilascio nell’ambiente?
- La valvola necessita solo di strozzamento o deve anche fornire un arresto operativo?
- È disponibile una valvola di isolamento separata?
- Un sedile morbido sopravvivrà alla pressione, alla temperatura e al mezzo?
La classe corretta è il requisito pratico più rigoroso giustificato dal processo, non automaticamente la classe più alta elencata in una scheda tecnica del modello.
Esempi di selezione basata sull'applicazione
| Applicazione | Possibile punto di partenza | Revisione aggiuntiva |
|---|---|---|
| Controllo generale del flusso d'acqua | Classe IV o superiore in base alle necessità del processo | Qualità dell'acqua, materiale della sede, differenziale di chiusura e forza dell'attuatore |
| Controllo del vapore ad alta temperatura | Sedile in metallo Classe IV o Classe V dopo la revisione | Temperatura, rivestimento duro, crescita termica, caduta di pressione e rumore |
| Gas pulito che richiede una chiusura molto ermetica | Può essere presa in considerazione la classe VI | Compatibilità con sedili morbidi, sicurezza antincendio, pressione e requisiti di isolamento effettivi |
| Liquame abrasivo | Non selezionare solo per classe | Stile del corpo, dimensione delle particelle, erosione, lavaggio e durata della sede |
| Liquido o gas criogenico | Requisito di perdita di freddo specifico del progetto | Standard di prova a bassa temperatura, contrazione del materiale e design del cofano esteso |
Elenco di controllo RFQ per la classe di perdita della valvola di controllo
- Norma ed edizione: ANSI/FCI 70-2-2021, IEC 60534-4:2021 o il riferimento specificato dal progetto.
- Classe di perdita richiesta: identificare esplicitamente la classe.
- Tipo di valvola: valvola a globo, ad angolo, rotativa, eccentrica, a farfalla o di altro tipo.
- Costruzione del sedile: sedile in metallo, metallo duro, resiliente o composito.
- Medio: nome del fluido, composizione, solidi e rischio di contaminazione.
- Temperatura operativa e di progetto: includere custodie a bassa o alta temperatura.
- Pressione differenziale massima di intercettazione: non solo il normale differenziale operativo.
- Direzione del flusso: direzione del flusso in apertura, del flusso in chiusura o definita dal progetto.
- Azione di errore: fail-open, fail-close o fail-in-place.
- Alimentazione minima dell'attuatore: pressione dell'aria, pressione idraulica o condizioni elettriche.
- Mezzo di prova e pressione: dichiarare i requisiti del progetto quando diversi da quelli standard predefiniti.
- Requisito del testimone: solo revisione dell'acquirente, di terzi o dei documenti.
- Record richiesti: rapporto di prova, registro di calibrazione, impostazione dell'attuatore e certificato di ispezione.
- Servizio speciale: requisiti di emissioni criogeniche, di ossigeno, ignifughe, pericolose, tossiche o fuggitive.
Cosa dovrebbe apparire nel rapporto di prova?
- Numero di etichetta della valvola, modello, dimensione e classe di pressione
- Identificazione della carrozzeria e dell'assetto
- Materiale della sede e classe di tenuta
- Standard di prova ed edizione applicabili
- Testare il mezzo e la temperatura
- Testare la differenza di pressione e la direzione del flusso
- Tipo di attuatore, pressione di alimentazione e azione in caso di guasto
- Perdita misurata e risultato di accettazione
- Durata della prova e metodo di misurazione
- Data del test, identificazione dell'attrezzatura e approvazione dell'ispettore
Il rapporto deve corrispondere all'esatto gruppo valvola e attuatore spedito. Un certificato generico che non identifica l'etichetta della valvola, la classe e le condizioni di prova fornisce un valore di progetto limitato.
Relazione con il dimensionamento della valvola di controllo e la selezione del trim
La classe di perdita deve essere confermata dopo aver stabilito il concetto base del corpo della valvola di controllo e del trim.
Un requisito di sedile molto stretto può influenzare:
- Materiale delle finiture e costruzione del sedile
- Spinta o coppia dell'attuatore
- Flusso minimo controllabile
- Attrito e zona morta
- Capacità di temperatura
- Resistenza alla cavitazione e al flashing
- Strategia di manutenzione e ricambi
Per la sequenza completa di selezione leggere il Guida alla scelta della valvola di controllo. Il Cv richiesto, i viaggi previsti e i casi operativi devono essere stabiliti utilizzando Come dimensionare una valvola di controllo.
Confermare il requisito di perdita prima del preventivo
Inviare a Vcore Valve il tipo di valvola di controllo, il mezzo, il differenziale di pressione, la temperatura, lo standard e la classe di perdita, la preferenza della sede, l'azione di guasto dell'attuatore e i requisiti di ispezione. Possiamo esaminare la valvola, il trim, la sede e l'attuatore come un unico pacchetto ingegnerizzato.
Risorse tecniche correlate
- Guida alla scelta della valvola di controllo
- Come dimensionare una valvola di controllo
- Uguale percentuale rispetto alla valvola di controllo lineare
- Guida alla scelta dei materiali del trim della valvola
- Opzioni di trim della valvola di controllo per cavitazione e riduzione del rumore
- Guida alla selezione dell'attuatore della valvola
- Metodi di prova della pressione della valvola
- Prodotti per valvole di controllo industriali
Riferimenti tecnici
- Fluid Controls Institute - ANSI/FCI 70-2-2021, Test di tenuta delle sedi delle valvole di controllo
- IEC 60534-4:2021 — Ispezione e prove di routine delle valvole di controllo dei processi industriali
- Serie ISA-75: progettazione, test e standard prestazionali delle valvole di controllo
Domande frequenti
Che cos'è una classe di perdita della valvola di controllo?
Definisce il flusso massimo consentito attraverso la sede chiusa della valvola di controllo nelle condizioni di prova specificate dalla norma applicabile.
La perdita della valvola di controllo di Classe VI è pari a perdita zero?
No. La Classe VI consente un tasso di perdita misurato molto basso in un test specifico. Non deve essere descritto come garanzia di perdite pari a zero assoluto in ogni condizione di servizio.
Qual è la differenza tra Classe IV e Classe V?
La Classe IV è un requisito comune di sede metallica più stretta basato sulla capacità nominale. La Classe V utilizza un criterio di perdita di liquido più rigoroso relativo al differenziale di pressione e alle dimensioni della sede o della porta.
La Classe VI richiede sempre un sedile morbido?
La Classe VI è comunemente associata a sedi resilienti o composte, ma il design della valvola selezionata e la capacità del produttore devono essere confermati. Non dare per scontato che tutte le valvole con sede metallica possano raggiungere la Classe VI.
Una valvola di controllo può sostituire una valvola di isolamento?
Non automaticamente. Quando è richiesto un isolamento positivo per la manutenzione o la sicurezza, la progettazione delle tubazioni potrebbe richiedere una valvola di isolamento separata o una disposizione a doppio blocco.
Perché l'attuatore influisce sulla classe di perdita?
L'attuatore deve fornire la forza o la coppia di seduta richiesta al differenziale di arresto massimo e all'alimentazione di rete minima disponibile. Una forza o una regolazione errata possono impedire alla valvola di soddisfare la classe specificata.
Un test in sede ambientale dimostra le prestazioni di perdita criogenica?
No. Il servizio criogenico e a bassa temperatura richiede lo standard e la procedura di test a freddo applicabili poiché la contrazione del materiale e il comportamento della sede possono cambiare in modo significativo a bassa temperatura.
Cosa dovrebbe essere incluso nelle specifiche relative alle perdite della valvola di controllo?
Indicare lo standard e l'edizione, la classe di perdita, il tipo di valvola e sede, il mezzo, il differenziale massimo di chiusura, la direzione del flusso, la temperatura, l'azione di guasto dell'attuatore, il mezzo di prova, i requisiti del testimone e la documentazione.
