Le valvole a farfalla in ghisa e ghisa sferoidale sono ampiamente utilizzate per il controllo del flusso in vari settori, ma differiscono per proprietà dei materiali, prestazioni e applicazioni. Di seguito è riportato un confronto dettagliato per aiutarvi a comprendere le differenze e a scegliere la valvola più adatta alle vostre esigenze.
1. Composizione del materiale
1.1 Valvola a farfalla in ghisa:
- Ghisa grigia, una lega di ferro con un alto contenuto di carbonio (2-4%).
- A causa della sua microstruttura, il carbonio si presenta sotto forma di grafite lamellare. Questa struttura fa sì che il materiale si fratturi lungo le lamelle di grafite sotto sforzo, rendendolo fragile e meno flessibile.
- Comunemente utilizzato in applicazioni a bassa pressione e non critiche.
1.2 Valvola a farfalla in ghisa sferoidale:
- Realizzata in ghisa duttile (nota anche come ghisa a grafite nodulare o ghisa duttile), contiene piccole quantità di magnesio o cerio, che distribuiscono la grafite in una forma sferica (nodulare). Questa struttura migliora significativamente la duttilità e la tenacità del materiale.
- Più resistente, più flessibile e meno soggetta a fratture fragili rispetto alla ghisa.
2. Proprietà meccaniche
2.1 Ghisa grigia:
- Resistenza: bassa resistenza alla trazione (tipicamente 20.000–40.000 psi).
- Duttilità: fragile, soggetto a fessurazioni da fatica sotto stress o impatto.
- Resistenza agli urti: bassa, soggetta a fratture in caso di carichi improvvisi o shock termici.
- Resistenza alla corrosione: moderata, a seconda dell'ambiente e del rivestimento.
2.2 Ghisa duttile:
- Resistenza: la grafite sferica riduce i punti di concentrazione delle sollecitazioni, con conseguente maggiore resistenza alla trazione (in genere 60.000–120.000 psi).
- Duttilità: più duttile, consente la deformazione senza crepe.
- Resistenza agli urti: eccellente, più resistente agli urti e alle vibrazioni.
- Resistenza alla corrosione: simile alla ghisa, ma può essere migliorata con rivestimenti o fodere.
3. Prestazioni e durata
3.1 Valvole a farfalla in ghisa:
- Adatto per applicazioni a bassa pressione (ad esempio, fino a 150–200 psi, a seconda del design).
- Elevato punto di fusione (fino a 1150°C) ed eccellente conduttività termica (adatto per applicazioni di smorzamento delle vibrazioni, come i sistemi frenanti).
- Scarsa resistenza alle sollecitazioni dinamiche, che li rende inadatti ad ambienti con forti vibrazioni o carichi ciclici.
- In genere più pesanti, il che può aumentare i costi di installazione.
3.2 Valvole a farfalla in ghisa sferoidale:
- Può gestire pressioni più elevate (ad esempio, fino a 300 psi o più, a seconda del progetto).
- Grazie alla sua maggiore resistenza e flessibilità, la ghisa duttile ha meno probabilità di rompersi sotto flessione o impatto, deformandosi invece plasticamente, in conformità con il principio di "progettazione per tenacità" della moderna scienza dei materiali. Questo la rende più adatta ad applicazioni impegnative.
- Maggiore durata in ambienti con sbalzi di temperatura o sollecitazioni meccaniche.
4. Scenari applicativi
4.1 Valvole a farfalla in ghisa:
- Comunemente utilizzato nei sistemi HVAC.
- Utilizzato in sistemi non critici in cui il costo è una priorità. - Adatto per fluidi a bassa pressione come acqua, aria o gas non corrosivi (ione cloruro <200 ppm).
4.2 Valvole a farfalla in ghisa sferoidale:
- Adatto per l'approvvigionamento idrico e il trattamento delle acque reflue con mezzi neutri o debolmente acidi/alcalini (pH 4-10).
- Adatto per applicazioni industriali, tra cui petrolio e gas, processi chimici e sistemi idrici ad alta pressione.
- Utilizzato in sistemi che richiedono maggiore affidabilità, come sistemi antincendio o tubazioni con pressioni variabili.
- Adatto per fluidi più corrosivi se utilizzato con un rivestimento appropriato (ad esempio, EPDM, PTFE).
5. Costo
5.1 Ghisa:
Grazie al suo processo di produzione più semplice e ai minori costi dei materiali, è generalmente meno costosa. È adatta a progetti con budget limitati e requisiti meno impegnativi. Sebbene la ghisa sia economica, la sua fragilità comporta sostituzioni più frequenti e un aumento degli scarti.
5.2 Ghisa duttile:
Grazie al processo di lega e alle prestazioni superiori, il costo è più elevato. Per applicazioni che richiedono durevolezza e resistenza, il costo più elevato è giustificato. La ghisa sferoidale è più ecologica grazie alla sua elevata riciclabilità (>95%).
6. Standard e specifiche
- Entrambe le valvole sono conformi a standard quali API 609, AWWA C504 o ISO 5752, ma le valvole in ghisa duttile solitamente soddisfano i requisiti industriali più elevati in termini di pressione e durata.
- Le valvole in ghisa sferoidale sono più comunemente utilizzate in applicazioni che richiedono la conformità a rigorosi standard industriali.
7. Corrosione e manutenzione
- Entrambi i materiali sono soggetti a corrosione in ambienti difficili, ma la maggiore resistenza della ghisa duttile la rende più performante se abbinata a rivestimenti protettivi come quelli epossidici o al nichel.
- Le valvole in ghisa potrebbero richiedere una manutenzione più frequente in ambienti corrosivi o sottoposti a forti sollecitazioni.
8. Tabella riassuntiva
| Caratteristica | Valvola a farfalla in ghisa | Valvola a farfalla in ghisa duttile |
| Materiale | Ghisa grigia, fragile | Ghisa nodulare, duttile |
| Resistenza alla trazione | 20.000–40.000 psi | 60.000–120.000 psi |
| Duttilità | Basso, fragile | Alto, flessibile |
| Valutazione della pressione | Basso (150–200 psi) | Superiore (300 psi o più) |
| Resistenza all'impatto | Povero | Eccellente |
| Applicazioni | HVAC, acqua, sistemi non critici | Petrolio/gas, prodotti chimici, protezione antincendio |
| Costo | Inferiore | Più alto |
| Resistenza alla corrosione | Moderato (con rivestimenti) | Moderato (meglio con rivestimenti) |
9. Come scegliere?
- Scegliere una valvola a farfalla in ghisa se:
- Hai bisogno di una soluzione conveniente per applicazioni a bassa pressione e non critiche, come l'approvvigionamento idrico o l'HVAC.
- Il sistema funziona in un ambiente stabile con sollecitazioni o vibrazioni minime.
- Scegliere una valvola a farfalla in ghisa sferoidale se:
- L'applicazione prevede alta pressione, carichi dinamici o fluidi corrosivi.
- Durabilità, resistenza agli urti e affidabilità a lungo termine sono le priorità.
- L'applicazione richiede sistemi industriali o critici come la protezione antincendio o l'elaborazione chimica.
10. Raccomandazione VALVOLA ZFA
In qualità di produttore con molti anni di esperienza nelle valvole a farfalla, ZFA Valve consiglia la ghisa sferoidale. Oltre alle ottime prestazioni, le valvole a farfalla in ghisa sferoidale dimostrano anche un'eccezionale stabilità e adattabilità in condizioni operative complesse e mutevoli, riducendo efficacemente la frequenza di manutenzione e i costi di sostituzione, con conseguente maggiore economicità a lungo termine. A causa del calo della domanda di ghisa grigia, le valvole a farfalla in ghisa vengono gradualmente eliminate. Dal punto di vista della materia prima, la scarsità sta diventando sempre più preziosa.