Il design strutturale di una valvola ne determina direttamente la funzionalità, la stabilità operativa e la durata di servizio all'interno di un sistema di controllo dei fluidi. Una struttura valvolare completa è tipicamente costituita da un corpo valvola, un coperchio della valvola, elementi di apertura e chiusura, stelo della valvola, superfici di tenuta, dispositivo di attuazione e componenti ausiliari. Questi componenti lavorano insieme per garantire un flusso controllato sicuro e preciso del fluido nella tubazione.
Il corpo valvola è la parte principale della valvola, utilizzata per contenere e guidare il fluido. La sua forma e lo spessore della parete devono essere calcolati e determinati in base alla pressione di esercizio, alla temperatura e alle caratteristiche del mezzo. Anche il metodo di connessione tra il corpo valvola e la tubazione (come flangia, filettatura, saldatura) è pianificato in modo uniforme durante la fase di progettazione strutturale per garantire la resistenza dell'assemblaggio e l'affidabilità della tenuta. Il coperchio della valvola, situato sulla parte superiore del corpo della valvola, è fissato tramite bulloni o una struttura autoserrante a pressione-, che serve a racchiudere lo spazio interno, proteggere le parti interne e facilitare lo smontaggio e la manutenzione.
Gli elementi di apertura e chiusura sono fondamentali per ottenere il controllo del flusso, come il sollevamento e l'abbassamento della saracinesca, lo spostamento del disco della valvola, la rotazione della sfera o l'oscillazione della piastra a farfalla. La traiettoria del movimento e la forma di contatto della superficie di tenuta determinano le caratteristiche di apertura e chiusura della valvola e il coefficiente di resistenza al flusso. Lo stelo della valvola collega l'elemento di apertura/chiusura e il meccanismo di azionamento, responsabile della conversione della rotazione o della spinta in movimento lineare o rotatorio dell'elemento di apertura/chiusura. La finitura superficiale e il trattamento anti-corrosione influiscono sull'efficienza e sulla durata della trasmissione.
La coppia di guarnizioni, costituita dall'elemento di apertura/chiusura e dalla sede della valvola, è il componente principale che impedisce la fuoriuscita del fluido. I materiali di tenuta morbidi come gomma e PTFE possono raggiungere perdite pari a zero, ma la loro resistenza alla temperatura e alla pressione è limitata. Le tenute rigide utilizzano un accoppiamento metallo-a-metallo, adatto per condizioni di alta-temperatura, alta-pressione e contenenti particelle solide-, ma richiedono una maggiore precisione di lavorazione. I meccanismi di azionamento, a seconda del tipo di valvola, includono volantini, riduttori, attuatori elettrici e attuatori pneumatici o idraulici. La loro scelta deve considerare i requisiti di coppia, velocità operativa e condizioni ambientali.
I componenti ausiliari includono guide, meccanismi di limitazione, porte di scarico e fori di bilanciamento della pressione, utilizzati per ottimizzare la fluidità del movimento, ridurre l'usura e migliorare la comodità della manutenzione. In condizioni operative speciali, è possibile aggiungere strati isolanti, strutture-resistenti all'erosione o dispositivi-resistenti alle vibrazioni per adattarsi ad ambienti ad alta-temperatura, bassa-temperatura, altamente corrosivi o con vibrazioni ad alta-frequenza.
Con i progressi nella tecnologia industriale, le strutture delle valvole si stanno sviluppando verso modularità, leggerezza e intelligenza. L'applicazione di nuovi materiali migliora la resistenza alla corrosione e alla fatica, i processi di produzione di precisione migliorano la precisione di montaggio delle coppie di guarnizioni e la struttura intelligente che integra sensori può monitorare lo stato operativo in tempo reale, consentendo una manutenzione predittiva. Una struttura della valvola progettata scientificamente non è solo una garanzia di realizzazione funzionale ma anche la base per il funzionamento sicuro ed economico del sistema.
