Uno scarico che si apre da solo oltre una soglia
Una valvola di rilascio è un dispositivo che scarica automaticamente parte del fluido contenuto in un sistema quando la pressione supera un valore stabilito, e si richiude quando la pressione torna nelle condizioni normali di esercizio. Non ha comandi: il valore di intervento è deciso in fase di taratura e resta lì, e nessun segnale esterno può anticiparlo o rimandarlo.
Nel linguaggio delle norme italiane il termine esatto per questo oggetto è valvola di sicurezza; rilascio è la parola che si legge sulle schede degli apparecchi e descrive quello che la valvola fa. La costruzione tipica è un otturatore premuto in sede da una molla precaricata: la pressione agisce sull’area dell’otturatore e vi genera una forza, finché la forza resta minore del precarico la valvola è chiusa, quando lo supera l’otturatore si alza e il fluido sfoga.
Quello che si tara su una valvola di rilascio
La famiglia delle valvole di sicurezza ha un vocabolario preciso, e sono quattro grandezze distinte che vengono spesso confuse in una sola.
La pressione di taratura è quella a cui la valvola comincia ad aprirsi nelle condizioni di prova specificate. La sovrapressione è l’incremento oltre la taratura necessario perché la valvola raggiunga l’alzata dichiarata dal fabbricante, e si esprime in percentuale della pressione di taratura: una valvola non passa da chiusa ad aperta in un punto, ma su un intervallo. L’alzata è quanto l’otturatore si solleva dalla sede, e da essa dipende la portata scaricabile. Lo scarto di chiusura è la differenza fra la pressione di apertura e quella a cui la valvola torna a sedere: senza uno scarto la valvola sbatterebbe di continuo intorno alla soglia.
La norma generale di riferimento è la ISO 4126-1, nell’edizione del 2013, che detta requisiti per le valvole di sicurezza indipendentemente dal fluido, e si applica a valvole con diametro di passaggio da 4 mm in su e pressioni di taratura da 0,1 bar in su. I documenti tecnici dei costruttori riferiti a quella norma indicano come valore consueto una sovrapressione ammessa dell’ordine del dieci per cento della pressione di taratura.
La valvola di rilascio del riduttore per bombola
Nei gas medicali il componente compare sul riduttore montato sulla bombola, dove il salto di pressione da governare è enorme: duecento bar a monte e pochi bar a valle. La valvola di rilascio non partecipa alla regolazione, sta sul lato a bassa pressione come seconda linea. Se la sede di riduzione si sporca o si usura e lascia trafilare gas dall’alta pressione, la camera a valle sale oltre il valore di lavoro: la valvola si apre e scarica, e l’umidificatore, il tubo e gli accessori a valle non vedono la pressione della bombola.
È il motivo per cui sulle schede di questi riduttori la valvola compare elencata insieme al manometro ad alta pressione: sono i due componenti che sorvegliano il salto, uno leggendolo e l’altro limitandolo.
Il pulsante dello sfigmomanometro porta lo stesso nome
Sulle schede degli sfigmomanometri aneroidi si legge valvola di rilascio dell’aria, o valvola di sfiato, e lì la parola indica un’altra cosa. Quel componente sta sulla pera di gonfiaggio, non ha soglia e non è automatico: lo apre l’operatore premendo un pulsante o ruotando una ghiera, e la sua qualità si misura su quanto la discesa di pressione risulta lenta e ripetibile, perché la lettura avviene durante lo sgonfiaggio. Alcuni modelli mettono un microfiltro a monte, per tenere lontana dalla sede la polvere che ne comprometterebbe la regolarità.
Rilascio qui descrive il gesto, non un evento automatico. Chi legge due schede di seguito trova quindi la stessa espressione su un dispositivo passivo tarato in fabbrica e su un comando manuale, e la distinzione non la fa il nome: la fa il fatto che ci sia o no una soglia dichiarata.
Come si prova, e che cosa la prova non copre
In Italia le procedure di verifica sono raccolte nella UNI 10197, nell’edizione del 2023, applicabile sia alle valvole nuove sia alle verifiche periodiche e alla manutenzione. La norma specifica le prove sulla pressione di taratura, sulla tenuta della sede e, dove applicabile, sulla tenuta in contropressione, e ammette come fluidi di prova aria, azoto e acqua.
Interessa altrettanto quello che la norma dichiara fuori dal proprio campo: le modalità di controllo e le attrezzature per determinare le altre caratteristiche funzionali, cioè sovrapressione, scarto di chiusura e alzata. Una valvola verificata secondo quella procedura ha quindi la taratura confermata e la sede a tenuta, ma non ha per ciò stesso una portata di scarico certificata. Sono due informazioni diverse, e la seconda si trova sui documenti di prova del prototipo.
Rilascio, ritegno, rottura: chi fa che cosa
Attorno a questo termine si affollano dispositivi passivi che decidono cose diverse. Una valvola di ritegno sceglie un verso di flusso e non ha soglia. Un riduttore insegue un valore di pressione da mantenere e lavora di continuo, mentre una valvola di rilascio resta ferma per tutta la vita utile e interviene solo in condizione anomala. Un disco di rottura, cui la stessa serie ISO 4126 dedica una parte, cede alla pressione una volta sola: apre uno scarico definitivo e va sostituito, dove la valvola si richiude e resta in servizio.
Diverso ancora l’uso della parola sui circuiti respiratori, dove la valvola che limita la pressione di insufflazione ha nomi propri, e sui motori sovralimentati, dove la stessa idea meccanica lavora a pressioni di ordini di grandezza superiori. La logica è sempre quella dell’otturatore che cede oltre una soglia; il numero, il fluido e le prove cambiano ogni volta.
