Quando utilizzare le valvole di sfiato aria, quali sono i loro vantaggi e quali tipologie esistono?

Quali sono i vantaggi e la funzione di una valvola di sfiato aria?

Il controllo dell’aria nei sistemi idrici è importante quanto il controllo dell’acqua. I principali vantaggi dell’utilizzo delle valvole di sfiato aria sono un aumento dell’efficienza del sistema e una riduzione dei tempi di riempimento, un risparmio energetico, oltre alla protezione dalle condizioni di vuoto e dal collasso delle tubazioni. Le valvole di sfiato aria controllano l’aria in ciascuna delle seguenti fasi:

Riempimento della tubazione

Per consentire un riempimento efficiente, l’aria deve essere sfiatata o evacuata. Se l’aria non viene sfiatata in modo efficace, i tempi di riempimento della tubazione aumentano significativamente. Un grande volume d’aria non sfiatato durante il riempimento della tubazione può provocare colpi di pressione.

Funzionamento in pressione (Stato Stazionario)

Le bolle d’aria si accumulano nei punti più alti del sistema, riducendo gradualmente la sezione trasversale effettiva della tubazione. Il risultato è una riduzione della portata e un aumento dei costi energetici (per mantenere la portata di progetto). Nei casi estremi, la pompa non è in grado di fornire la pressione aggiuntiva necessaria per superare le sacche d’aria e il flusso nel sistema potrebbe arrestarsi completamente.

Inoltre, l’aria disturba i componenti operativi come pompe, valvole di regolazione e filtri. I contatori d’acqua meccanici, le cui letture si basano sulla velocità del liquido, forniranno letture imprecise a causa della presenza di aria nel contatore. Anche la presenza di aria in grandi volumi nel sistema contribuisce ad accelerare la corrosione nelle tubazioni metalliche.

Svuotamento della tubazione

Durante lo svuotamento del sistema, sia esso dovuto a una rottura o alla manutenzione, si creano pressioni negative (condizioni di vuoto). Le pressioni negative possono danneggiare diversi componenti e, in condizioni severe, possono portare al collasso della tubazione. Consentire l’ingresso d’aria elimina le pressioni negative e protegge il sistema.

Colpo di pressione (Colpo d’Ariete)

I colpi di pressione possono derivare dall’arresto della pompa, dalla chiusura rapida di una valvola e altro ancora. È probabile che, con la stessa intensità con cui la pressione sale, essa scenda altrettanto. In alcuni casi, la pressione diventa negativa (condizioni di vuoto) e, nei casi peggiori, può verificarsi una separazione della colonna d’acqua, insieme alla formazione di cavità.

Senza un adeguato controllo della pressione di colpo, il sistema può subire danni significativi. Neutralizzare le condizioni di vuoto richiede l’ingresso d’aria in punti critici, sulla base dell’analisi del colpo d’ariete (Surge Analysis).

Quali sono le tipologie di valvole di sfiato aria?

Esistono 3 tipologie di base di valvole di sfiato aria:

1. Valvola di sfiato automatica (Air Release)
   • La valvola rilascia le sacche d’aria intrappolate durante il funzionamento in pressione. Dispone di un unico piccolo orifizio, denominato orifizio automatico, con diametri da 0,04 a 0,2 pollici; 1 – 5 mm.
2. Valvola di sfiato cinetica (Air Relief/Intake)
   • La valvola evacua l’aria durante il riempimento della tubazione e consente l’ingresso d’aria in caso di svuotamento del sistema o condizioni di vuoto. Dispone di un unico grande orifizio, denominato orifizio cinetico, con diametri da 1 a 10 pollici; 25 – 250 mm. Una valvola di sfiato cinetica, limitata al solo ingresso d’aria, è anche nota come Vacuum Breaker.
3. Valvola di sfiato combinata
   • La valvola combina la funzione delle valvole automatiche e cinetiche. Evacua l’aria durante il riempimento della tubazione, consente il rilascio efficiente delle sacche d’aria dalle tubazioni in pressione e consente l’ingresso d’aria in caso di svuotamento della rete o condizioni di vuoto. Dispone di due orifizi: automatico e cinetico.

Le valvole di sfiato aria sono inoltre classificate in base al tipo di acqua:

1. Valvole di sfiato per acqua pulita:
   • Da utilizzare con acqua potabile, acqua di irrigazione, acqua riutilizzata o riciclata.
2. Valvole di sfiato per acqua non pulita:
   • Da utilizzare con acque non pulite, ad esempio reti fognarie municipali, sistemi industriali e minerari. La loro funzione è identica a quella delle valvole per acqua pulita; tuttavia, la differenza principale risiede nel corpo allungato e nelle parti interne progettate per tenere l’acqua separata dal meccanismo della valvola.

Quali sono le funzioni aggiuntive delle valvole di sfiato aria?

1. Protezione dai colpi di pressione – SP (Non-slam)
   • Progettata per chiudere parzialmente l’orifizio cinetico durante lo sfiato dell’aria. Previene lo sbattimento/shock derivante da una chiusura rapida dell’orifizio cinetico durante il riempimento della tubazione o la separazione della colonna d’acqua. La funzione di protezione dai colpi di pressione garantisce un funzionamento più fluido e previene danni alla valvola o al sistema.
2. Chiusura assistita – AC
   • Questa funzione è simile alla SP, ma in questo caso il disco SP viene mantenuto sollevato tramite una molla. Ciò significa che, indipendentemente dalla pressione in linea, il flusso in uscita avviene solo attraverso il disco SP (valore di commutazione = 0).
3. Prevenzione del riflusso – IP
   • Previene l’ingresso di aria atmosferica nei casi in cui ciò potrebbe danneggiare le pompe, richiedere un nuovo adescamento o interrompere i sifoni. Previene inoltre l’ingresso di acqua alluvionale o inquinata nelle reti di acqua potabile.