Caratterizzazione sperimentale e confronto di prototipi della GreenValve

Nowadays, in every field starting from the domestic hydraulics plants to the huge industrial ones, the research for a smart management of pressures it’s assuming more and more importance. High pressures, in fact, can cause, where not needed, energy losses and stresses which, join with old ducts states, make necessary a frequent maintenance in order to avoid water hammers created by a too fast modulation of the regulation organs. On the other hand, very low pressures can cause infiltrations in critical points and compromise the natural flow of the fluid. For all these reasons there’s a particular type of valve aimed to the pressure regulation: (PRV-Pressure Regulation Valves) in order to optimize the plant and make it last longer. For a long time the orientation of the researches aims towards the study of efficient regulation valves and to their costs so that a real mass production can be possible. Another important aspect regards the energetic field and the possibility of recovering some of the energy that is normally dissipated in plants, due to concentrated and distributed losses, in order to use it, for example, to produce electric energy. A particular engine that does the functions just listed is the GreenValve, patented in 2012 by Prof. Stefano Malavasi at the Politecnico di Milano, and composed by a ball valve filled with a turbine about which there’s plenty of studies both numerical and experimental in order to optimize it. The main goal of the thesis here presented is the experimental characterization of the GreenValve industrial prototype of 2 inches with the aim of a complete study about the hydraulic and energetic characteristics. In the second part instead, a market analysis of various pressure regulation valves alike to the prototype is shown in order to manage to find a price range that could be coherent with its properties for a possible future entry in the market.

Attualmente, in tutti gli impianti e nei sistemi di condotte, a partire da quelli più comuni di tipo domestico fino alle applicazioni industriali su vasta scala, assume sempre maggiore importanza una “gestione intelligente” delle pressioni di esercizio. Pressioni eccessivamente elevate dove non sono richieste causano perdite di fluido e significativi stati di sforzo, necessitando pertanto di frequenti manutenzioni legate anche all’età e allo stato d’usura delle condotte; inoltre accentuano pericolosamente i fenomeni transitori di colpo d’ariete dovuti a brusche manovre degli organi di regolazione che danno origine a forti sovrappressioni. Al contrario, pressioni troppo basse, possono compromettere il corretto convogliamento del fluido se non addirittura infiltrazioni in punti critici. Per questi motivi entra in gioco una particolare tipologia di valvole finalizzate alla regolazione delle pressioni (PRV-Pressure Regulation Valves) in modo da poter ottimizzare l’impianto ed incrementarne il proprio ciclo di vita. In questo senso, la ricerca è sempre più orientata allo studio e alla progettazione di valvole di regolazione efficienti a livello di funzionamento, ma anche a basso costo al fine di favorirne una larga diffusione. Un altro aspetto importante ed in fase di continuo sviluppo riguarda l’ambito energetico, nonché la possibilità di recuperare parte dell’energia che viene comunemente dissipata negli impianti a causa di perdite distribuite e concentrate, in modo da impiegarla, ad esempio, per la produzione di energia elettrica. Un tipo di dispositivo adatto a svolgere le funzioni appena descritte è la GreenValve, brevettata nel 2012 dal Prof. Stefano Malavasi al Politecnico di Milano, costituita da una valvola a sfera al cui interno è montata una turbina, sulla quale è in corso un ampio progetto di ricerca a lungo termine, con studi numerici oltre che sperimentali, volti ad ottimizzarla per poi inserirla in contesti reali. Lo scopo di questo elaborato è quello di svolgere una caratterizzazione sperimentale del primo prototipo industriale di GreenValve di dimensione 2” al fine di ottenere uno studio completo delle sue caratteristiche idrauliche ed energetiche. In un secondo momento è stata fatta anche un’indagine di mercato su modelli di valvole regolatrici di pressione relativamente simili a questo prototipo in modo tale da poterlo collocare in una fascia di prezzo coerente con le sue proprietà per un futuro inserimento sul mercato.