Una valvola di sicurezza e' un punto di contatto tra l'interno e l'esterno della caldaia, due ambienti a pressioni diverse. Normalmente chiusa per consentire il funzionamento in pressione della caldaia, si apre al raggiungimento della pressione di taratura e scarica vapore, ad impedire ulteriore incremento di pressione ed il superamento della pressione di bollo.

Le valvole devono poter scaricare la producibilita' massima del generatore al carico massimo continuo, in altre parole: bruciatore al 100% della potenza, presa vapore chiusa, valvole di sicurezza aperte e la pressione non deve salire anche se la situazione permane per un tempo indeterminato.

La formula per il calcolo (dimensionamento) e la relativa descrizione si trovano nel formulario scaricabile nell'area download. Per effettuare il dimensionamento, e' necessario determinare v1 (volume specifico a p1), e per fare questo si deve utilizzare una tabella, oppure si puo' usare il diagramma scaricabilee qui' sotto. 

Diagramma da utilizzare nel calcolo dell'area delle valvole di sicurezza per la determinazione di v1 dato p1: per l'intervallo di pressione assoluta compreso tra 10 e 20 bar, scarica qui', o nell'area download.

Nota: questo diagramma non esiste nella letteratura tecnica specifica perche' lo ho prodotto traducendo in diagramma parte della tabella che permette di calcolare v1 conoscendo p1.

Un consiglio pratico per semplificare i calcoli: da bar a N/cmq.

Nel dimensionamento delle valvole, con la formula, si determina l'area totale necessaria per garantire lo scarico di tutta la producibilità del generatore.

Quest'area totale risulta in cmq e viene suddivisa poi per il numero di valvole (solitamente 2), ottenendo così l'area (minima) che deve avere il singolo orifizio della singola valvola.

Seguono a questo punto due verifiche.

Verifica 1: d > 15 mm.

Dall'area della singola valvola [cmq] si risale al diametro dell'orifizio della singola valvola  [cm]: moltiplicando per 10 lo si trasforma in mm e si verifica se soddisfa il requisito di essere maggiore di 15 mm.

Verifica 2: Fv < 8000 N.

La formula è semplice: Fv = pA, già, ma come si fa ad arrivare ai N?

L'area è infatti già disponibile in cmq, ma la pressione di bollo è in bar: dobbiamo trasformare i bar in N/cmq: basta moltiplicare per 10.

1bar x 10 = 10 N/cmq

Esempio: pbollo = 12 bar. 12 bar x 10 = 120 N/cmq.

Non è una unità di misura solita, ma è assolutamente corretta.

Ricapitolando:

Fv = pA

dove Fv deve risultare in N ed essere minore di 8000

p in N/cmq (bar x 10)

A in cmq

cmq e N/cmq si semplificano ottenendo i N.

Si può così verificare se è soddisfatto il secondo requisito, quello che impone alla forza vapore sull'otturatore di essere inferiore ad 8000 N.

...altrimenti a caldaia spenta, senza la pressione del vapore, l'enorme forza potrebbe deformare la sede dell'otturatore!

Dimensionamento dei condotti di scarico delle valvole di sicurezza: Documentazione ISPELS

Esempio 1

Esempio 2

Lo scarico delle valvole può essere "libero" ed avvenire in ambiente

se p < 1 bar  e Qscarico  < 2 t/h.(soluzione comunque sconsigliatissima).

Se p > di 1 bar lo scarico delle valvole deve essere "convogliato" (tipicamente una curva con un tratto di tubo rivolto verso l'alto)

Lo scarico deve essere condotto all'esterno della Centrale Termica se Qscarico > 2 t/h.

La vivissima raccomandazione è quella di convogliare sempre gli scarichi fino all'esterno della centrale termica, per evitare che all'apertura di una o più valvole segua la formazione di una fitta nebbia proprio nel momento dove al conduttore è richiesto di agire con rapidità e precisione.  

Tratto da un fumetto che racconta di una competizione tra navi. Il caldaista decide di tener chiusa la valvola per aumentare la pressione di lavoro della caldaia, invitando i colleghi a mettere piu' legna nel focolare, e battere cosi' la nave avversaria, ma il risultato dell'operazione...

Anno Domini 2012.

La valvola perdeva, cosi' non perde piu'!

Ecco come correre il rischio di far scoppiare un generatore di vapore. Una caldaia in queste condizioni e' come una bomba cui e' stata tolta la sicura.