Nel corso del Progetto VMAN, CETMA ha effettuato attività di ricerca inerenti lo studio e l’ottimizzazione di un sistema di valvole di regolazione prodotte dall’azienda BELLINO S.r.l. di Bari.

Utilizzando codici di calcolo avanzati è stato messo a punto un modello numerico in grado di riprodurre il moto di unfluido all’interno di valvole standard, includendo fenomeni di scambio termico, di turbolenza e di passaggi di fase.

Il modello sviluppato è stato validato confrontando i risultati numerici delle simulazioni con i dati sperimentali forniti dal cliente e ottenuti mediante test al banco idraulico.

Successivamente tale modello numerico è stato applicato ad un sistema di regolazione innovativo, per ottimizzarne il funzionamento e prevenire eventuali danni ai suoi componenti.

In effetti, BELLINO ha riscontrato in alcune tipologie di valvole un’usura causata da fenomeni indesiderati dicavitazione. Partendo da quanto svolto sui sistemi di regolazione tradizionali, si è messo a punto, quindi, un modello numerico in grado di tener conto dell’eventuale cambiamento di fase del gas reale in esercizio all’interno del nuovosistema di regolazione.

Attraverso simulazioni termo-fluidodinamiche particolarmente accurate e complesse è stato possibile prevedere con 52CETMA: Rapporto Annuale 2017

precisione le zone più esposte al fenomeno di cavitazione, fornendo indicazioni sui valori di pressione e temperatura in ogni punto del sistema, informazioni fondamentali in quanto difficilmente ottenibili per via sperimentale.

 

Nell’ambito del Progetto VMAN, CETMA e ALAS Meccanica srl di Molfetta (BA) hanno svolto attività di ricerca finalizzate ad ottenere un design ottimizzato di una valvola a sfera da impiegare nel settore Oil & Gas. Tale obiettivo èstato perseguito mediante lo sviluppo di modelli di calcolo numerici e l’impiego di procedure di ottimizzazione.

Inizialmente, attraverso simulazioni termo-fluidodinamiche si sono determinati i gradienti termici a cui un componente di riferimento, una valvola a sfera già in produzione, è sottoposto in condizioni di esercizio.

Allo scopo di calibrare e validare il modello numerico, sono stati effettuati test sperimentali con l’impiego di tecnichedi indagine termografica a infrarossi. Tali prove sono state riprodotte mediante analisi numeriche, confrontando i valori delle temperature ottenute mediante simulazioni e quelle rilevate sperimentalmente.

 

Successivamente si è analizzata una configurazione innovativa di valvola a sfera. La principale problematica riscontrata da ALAS S.r.l. è quella delle temperature eccessivamente elevate in corrispondenza di alcuni elementi ritenuti critici. Per ridurre tale criticità si è proceduto a modificare il design della valvola a sfera.

La configurazione innovativa ipotizzata è stata oggetto di un processo di ottimizzazione al fine di giungere ad un design che da un lato soddisfacesse i vincoli relativi alle massime temperature ammissibili nelle zone di interesse e,dall’altro, risultasse il meno costoso possibile. A tal fine, ad un modello numerico termo-strutturale è stata accoppiata una procedura per il calcolo dei costi inerenti materiali e lavorazioni.

 

L’impiego di modelli di calcolo numerici avanzati per lo studio del comportamento termo-fluidodinamico e strutturale di valvole a sfera nelle condizioni di esercizio si è, dunque, rivelato uno strumento indispensabile, efficace ed efficienteper l’ottimizzazione del design dei componenti realizzati da ALAS S.r.l.