Come la precisione della molla influisce sulla taratura delle valvole di sicurezza
Nelle valvole di sicurezza per sistemi in pressione, la molla è spesso l’elemento centrale del dispositivo e ne definisce le prestazioni. La funzione della valvola di sicurezza è quella di intervenire a salvaguardia dell’impianto, nel caso la pressione all’interno del circuito chiuso superi la pressione ritenuta pericolosa per la tenuta dell’impianto stesso. Come esempio si può citare un impianto di riscaldamento domestico alimentato da una caldaia.
L’intervento della valvola alla soglia di pressione prevista, richiede una risposta stabile nel tempo. Il motivo è chiaro, le condizioni anomale che richiedono l’intervento della valvola, possono capitare in un momento qualsiasi della vita dell’impianto Nel mantenimento della costanza delle prestazioni, la molla contribuisce direttamente alla stabilità della taratura, che definisce sia la pressione di apertura, che quella di richiusura e al mantenimento di questi valori nel tempo, durante la vita utile della valvola, garantendo la ripetibilità del comportamento della valvola, nelle diverse condizioni operative.
La valvola opera in un intervallo di pressione, che si traduce quasi matematicamente in un intervallo di forza della molla al suo interno, Diventa prioritario mantenere la risposta elastica della molla (forza), all’interno dell’intervallo definito in sede progettuale, indipendentemente dai fattori che possono modificare il funzionamento del sistema, quali la temperatura, i cicli ripetuti, le vibrazioni o altre condizioni ambientali, che possono incidere sulla stabilità della forza di precarico. Per questo, nelle applicazioni industriali direttamente connesse alla sicurezza dell’impianto, la produzione delle molle richiede il controllo del carico a quota, sul 100% delle molle, a volte eseguendo uno o più cicli di pre-assestamento, per prevenire cedimenti della molla in servizio,
La qualità della molla definisce l’affidabilità della valvola, perché ne determina la ripetibilità della risposta e la tenuta della taratura della valvola nel tempo. È su questo livello che si gioca l’affidabilità della valvola di sicurezza nel lungo periodo.
Come la molla determina la soglia di apertura e la stabilità della risposta
In una valvola di sicurezza con molla, la pressione del fluido all’interno dell’impianto agisce sul disco o sull’otturatore della valvola stessa. La molla opportunamente precaricata, si trova con una estremità in appoggio sul disco/otturatore, ed esercita una forza contraria alla spinta pressoria, che mantiene la valvola in posizione di chiusura. L’apertura avviene quando la spinta esercitata dalla pressione sul disco/otturatore supera la forza di chiusura impostata dalla molla in fase di taratura. L’entità dell’apertura è proporzionale alla sovrapressione nell’impianto. La durata di questa fase di scarico coincide con il transitorio che va dalla condizione di sovrapressione al ripristino della pressione di esercizio. Risulta chiaro che la costante elastica, la forza di precarico e i fattori che la determinano, tra cui la stabilità delle caratteristiche meccaniche del materiale nel tempo e al variare della temperatura, incidono direttamente sulla soglia di apertura e sulla regolarità della risposta.
Per un produttore di valvole, la molla deve garantire una risposta coerente rispetto alle specifiche di progetto. Una variazione nella forza elastica può modificare il punto di apertura, influenzare la richiusura e ridurre la stabilità del sistema. La precisione della molla diventa quindi un requisito progettuale, che si traduce in specifiche produttive- qualitative, che vanno garantite lungo tutto il processo produttivo, con l’obbiettivo di arrivare al collaudo con una limitata variabilità del carico, che aiuta la riduzione degli scarti.
Da non sottovalutare l’aspetto metrologico legato alla fase di collaudo, specie per le molle a ridotta tolleranza. La cella di carico deve garantire una ripetibilità delle misure, che va valutata in rapporto alla tolleranza richiesta. inoltre, vanno concordati in dettaglio i protocolli di controllo, per evitare contenziosi in fase di controllo all’ingresso da parte del cliente. I metodi di misura devono essere condivisi e replicabili.
Come garantire continuità qualitativa nelle molle per sistemi in pressione
Nelle molle destinate a valvole di sicurezza, la continuità qualitativa nasce da una fase progettuale esaustiva, che contempla sia gli aspetti tecnici che quelli produttivi. Durante la fase progettuale di natura tecnica, va scelto il materiale in funzione dei fluidi che entreranno in contatto con la molla. Spesso l’acciaio inossidabile è la scelta privilegiata e per ambient particolarmente aggressivi, ci si orienta sull’acciaio 1.4401(Aisi 316), che grazie al molibdeno, garantisce durate in nebbia salina altrimenti non raggiungibili. Ciò non toglie che in altre applicazioni l’acciaio al carbonio con una protezione superficiale di tipo galvanico, sia una scelta parimenti efficace. La definizione della geometria della molla risponde alla duplice richiesta, di garanzia delle prestazioni da un lato, e di ingombri compatibili con l’alloggiamento previsto dall’altro.
A volte esistono molteplici soluzioni geometriche e la scelta del modello da realizzare, risponde anche a criteri di natura produttiva, che contemplano la facile reperibilità del materiale e una geometria che minimizzi la variabilità attraverso le fasi del processo produttivo Per questo motivo la progettazione della molla, va condotta basandosi su parametri che abitualmente non compaiono sui disegni, ma che vanno calcolati sulla base dell’esperienza.
In questa fase si definisce il ciclo produttivo, sia per la scelta delle macchine che per la sequenza delle fasi. L’esperienza aiuta a capire se e dove fare una fase all’interno della sequenza produttiva, se considerare una selezione dei carichi, se effettuare un assestamento. L’insieme di queste scelte previene l’insorgenza di problemi lato cliente, ma anche lato fornitore, garantendo la ripetibilità produttiva al variare del lotto materiale.
Un sistema di monitoraggio e controllo lungo l’intero processo produttivo, tramite una documentazione adeguata, garantiscono il rispetto dei requisiti cliente nel corso del tempo.
Quali caratteristiche valutare in un fornitore di molle per sistemi in pressione
Per un produttore di valvole di sicurezza, la scelta del fornitore della molla riguarda precisione tecnica, costanza qualitativa e affidabilità della risposta nel tempo. I criteri da verificare in fase di selezione del fornitore sono concretamente i seguenti:
- Rispetto delle tolleranze, della geometria, in particolare del carico a quota, A volte è richiesta anche la verifica della costante elastica tra due quote di lavoro.
- Ripetibilità batch-to-batch su produzioni continuative: lotti diversi devono mantenere lo stesso comportamento funzionale, evitando variazioni che possono riflettersi sulla taratura della valvola.
- Stabilità del processo produttivo e della fornitura: un processo controllato consente di ridurre dispersioni, scarti e discontinuità nella qualità del componente.
- Capacità di sviluppare prototipi coerenti con le specifiche applicative: la fase di sviluppo permette di verificare rapidamente geometria, risposta elastica e compatibilità con le condizioni operative previste.
- Supporto tecnico nella definizione delle caratteristiche elastiche: il confronto tra produttore della valvola e produttore della molla aiuta a tradurre i requisiti dell’impianto in parametri progettuali e produttivi corretti.
In questo contesto, esperienza applicativa, competenza ingegneristica e controllo qualità diventano elementi determinanti per mantenere coerenti taratura, risposta e affidabilità del sistema nel tempo.
Un componente invisibile, una responsabilità tecnica concreta
Nelle valvole di sicurezza, la molla è un componente che ha un valore unitario contenuto, in rapporto al valore della valvola stessa, ma ha un impatto tecnico rilevante. In questo caso il valore economico non riflette l’importanza del componente, che resta il cuore del dispositivo.
Per questo motivo, la progettazione e la produzione delle molle richiedono competenze ingegneristiche e un controllo del processo produttivo, che si riflette sulla stabilità delle prestazioni.
Su queste basi operano realtà come Mollificio Valli, che affiancano i produttori di valvole nella definizione e nella fornitura di molle rispondenti alle esigenze dei clienti. Un capillare sistema di tracciabilità consente di risalire ai collaudi effettuati e al certificato del materiale utilizzato, dietro richiesta del cliente. Per ogni fornitura possono essere forniti certificati di collaudo, realizzati in conformità alle richieste del cliente.
