Afsluiters in de gebouwentechniek: soorten, werkwijzen en selectie

Wat is een afsluiter?

In de installatiebouw en vooral in de leidingtechniek zijn afsluiters onderdelen die materiaalstromen beïnvloeden door het openen, sluiten, afsluiten, verdelen of mengen van het stromingskanaal.

Welke soorten afsluiters zijn er?

In principe worden afsluiters op basis van hun constructie onderscheiden in de basisbouwtypen schuifafsluiter, ventiel, kraan, klep en membraanafsluiter.

De afsluiter “Schuifafsluiter”

Een "schuifafsluiter" is een afsluiter waarbij de beweging van het afsluiterlichaam rechtlijnig is en dwars op de stroomrichting in het afsluitgedeelte plaatsvindt.

De regelafsluiter “Ventiel”

Het “ventiel” is een inregelafsluiter waarbij de eindbeweging van het afsluiterlichaam rechtlijnig is en in het afsluitgedeelte in de stroomrichting plaatsvindt.

De afsluiter “Kraan”

De “kraan”is een afsluiter met een afsluitlichaam dat dwars op de stroming om een as draait en waar de stroom in geopende toestand doorheen gaat.

Vlinderafsluiter

Een vlinderafsluiter is een afsluiter met een afsluitlichaam dat dwars op de stroom om een as draait en waar de stroom in geopende stand omheen gaat.

Membraanafsluiter

Een "membraanafsluiter" is een afsluiter waarbij het stroomkanaal door de afsluiter wordt gewijzigd door vervorming van een flexibel afsluiterlichaam.

Terugslagklep

Afsluiter die automatisch opent wanneer de stroom in een bepaalde richting plaatsvindt en automatisch de stroom in de tegenovergestelde richting verhindert.

Filter

Afsluiter die ongewenste vaste stoffen uit het medium filtert

Daarnaast worden afsluiters ook onderscheiden naar hun functionele kenmerken (bijv. afsluit- en veiligheidskleppen, stel- en regelkleppen, meng- of verdeelkleppen) en naar hun toepassing (bijv. in elektriciteitscentrales en verwarmings- en gasinstallaties of in de voedingsindustrie). Afsluiters worden ook onderscheiden naar het type bediening: handbediende, aangedreven (elektrische, pneumatische of hydraulische) afsluiters en afsluiters die door hun eigen medium worden geregeld (bijv. volumestroombegrenzers, drukverschilregelaars, veiligheidsafsluiters, enz.).

De belangrijkste parameters

Om een succesvol en veilig gebruik van afsluiters te garanderen, moet u de belangrijkste parameters kennen. Hieronder volgt een kort overzicht:

Nominale breedte

De nominale breedte (afkorting: NW of DN van het Franse “diamètre nominal”) is in de gebouwentechniek de binnendiameter van een buis. Het bestaat uit de letters "DN" en een getal dat rechtstreeks verband houdt met de fysieke grootte van de verbindingen (in mm). Voorbeeld: DN32

Druk

De druk (afkorting: p) is de kracht die op een oppervlakte-eenheid werkt.

Nominale druk

De nominale druk (afkorting: PN, Pressure Nominal) is een referentiegrootte. Deze geeft de ontwerpdruk in bar aan bij kamertemperatuur (20 °C). Het bestaat uit de letters “PN” en de maximaal toelaatbare druk. Voorbeeld: PN10

Volumestroom

De volumestroom (afkorting: Q) geeft de hoeveelheid vloeistof of gas aan die in een bepaalde tijdseenheid door een leiding stroomt.

Weerstandscoëfficiënt

De weerstandscoëfficiënt (afkorting: ζ, Zeta) geeft de weerstand aan die afsluiters of andere vormstukken in pijpleidingen bieden tegen de leidingstroom. Hoe groter ζ, des te hoger het drukverlies. Belangrijk: de waarde ζ is van toepassing op de volledig geopende afsluiter.

Pigging

Pigging is het reinigen van een leiding met een speciale reinigingsprop (pig) of een ander reinigingsapparaat.

Doorstroomcoëfficiënt

De Kv-waarde en de Kvs-waarde worden ook wel stromingsfactor of doorstroomcoëfficiënt genoemd. Het wordt gebruikt voor het vergelijken, selecteren en dimensioneren van afsluiters. De waarde wordt aangegeven in de eenheid m³/h.
De kV-waarde komt overeen met de waterdoorstroming door een afsluiter bij:

• verschildruk van 1 bar
• temperatuur tussen 5 °C en 30 °C.

Voor elke openingsgraad (instelslag, instelhoek) is er een bijbehorende kV-waarde.

Wanneer deze Kv-waarden over de slag worden uitgezet, wordt de karakteristiek van de afsluiter verkregen. De kV-waarde wordt als volgt berekend. Hierin is r [kg/dm³] de dichtheidsfactor van het medium, Q [m³/h] de volumestroom en ∆p [bar] de verschildruk.

Kv = Q ∙ √ r/∆p 

→ voor water met r = 1, resulteert in:

Kv = Q / √∆p 

Kvs waarde → doorstroming door een volledig geopende afsluiter  (100 % openingsgraad)

→ een afsluiter heeft één enkele Kvs-waarde, maar meerdere kV-waarden! 

In 10 stappen naar de juiste afsluiter aan de hand van het voorbeeld van een datacentrum

De beste manier om de meest geschikte en efficiënte afsluiter te vinden, is een systematische aanpak. Neem stap voor stap de eisen door waaraan de afsluiter moet voldoen. Zo vallen de afsluiters die niet geschikt zijn voor uw project automatisch af. Dit wordt duidelijk uit het volgende voorbeeld van een koelcircuit dat een warmtewisselaar in een datacentrum moet voeden. De volumestroomwaarde voor dit voorbeeld bedraagt 200 m3/h, wat resulteert in een DN-aanbeveling van DN150.

1. Welke functie moet worden uitgevoerd?
We hebben een afsluiter nodig die kan afsluiten (OPEN/DICHT). Andere functies zouden bijv. meten, smoren of regelen kunnen zijn.
Mogelijke afsluiters:

schuifafsluiter / regelafsluiter / kraan / vlinderafsluiter / membraanafsluiter

2. Welk medium stroomt door onze afsluiter?
Wat zijn de chemische eigenschappen van de vloeistof? Is het medium corrosief en/of abrasief? Bevat het medium vaste stoffen of is het zelfs explosief? Afhankelijk van het medium moet ervoor worden gezorgd dat het materiaal van de afsluiter bestand is tegen het medium. In ons voorbeeld wordt koelwater in een gesloten circuit gebruikt.
Mogelijke afsluiters:

schuifafsluiter / regelafsluiter / kraan / vlinderafsluiter / membraanafsluiter

3. Wat zijn de temperatuurvereisten?
Ook de temperatuur van het medium en de omgevingstemperatuur spelen een grote rol bij de keuze van de juiste afsluiter. Belangrijke temperatuurgrenzen zijn o.a. -50°C / -30°C / -10°C / +60°C / +120°C / +350°C. Bij deze waarden is het meestal nodig de respectieve materiaalontwerpen te wijzigen. In ons voorbeeld is het medium +6°C en de omgevingstemperatuur ligt bij +20°C. Wij bevinden ons in het gebouw.
Mogelijke afsluiters:

schuifafsluiter / regelafsluiter / kraan / vlinderafsluiter / membraanafsluiter

4. Wat zijn de drukvereisten?
Hoeveel druk moet de afsluiter naar buiten toe afdichten? En hoeveel druk of verschildruk moet onze afsluiter verminderen tussen inlaat en uitlaat?
In ons voorbeeld bedraagt de systeemdruk van de installatie ca. 8 bar. Het leidingnet is gepland in nominale drukfase PN16.
Mogelijke afsluiters:

schuifafsluiter / regelafsluiter / kraan / vlinderafsluiter / membraanafsluiter

5. Welke normen, regelgeving en afnames moeten in acht worden genomen?
In ons voorbeeld gelden de veiligheidseisen van bijlage I van de Europese Richtlijn Drukapparatuur 2014/68/EU (PED) voor vloeistoffen van groep 1 en 2. Daarnaast moet de afsluiter onderhoudsvrij zijn.
Mogelijke afsluiters:

schuifafsluiter / regelafsluiter / kraan / vlinderafsluiter / membraanafsluiter

6. De weerstandscoëfficiënt ζ, Zeta
Aangezien we willen dat ons systeem zo efficiënt mogelijk is, kiezen wij een afsluiter met een extreme (zeer lage) weerstandscoëfficiënt. In ons voorbeeld valt hierdoor al één type afsluiter af.
Mogelijke afsluiters:

schuifafsluiter / xx / kraan / vlinderafsluiter / membraanafsluiter

7. Hoeveel ruimte mag de afsluiter innemen?
De beschikbare ruimte in ons voorbeeld is zeer beperkt. Hoe compacter de afsluiter, des te beter. Bij een 1:1 vervanging is het belangrijker dat de constructie identiek is. Voor ons voorbeeld vallen hierdoor twee andere afsluitertypen af.
Mogelijke afsluiters:

xx / xx / kraan / vlinderafsluiter / xx

8. Hoeveel vrije doorlaat moet de afsluiter bieden?
Nu gaat het om pigging en of vaste stoffen door de afsluiter moeten. In ons voorbeeld is dat niet het geval.
Mogelijke afsluiters:

xx / xx / kraan / vlinderafsluiter / xx 

9. Worden er hygiënische eisen aan de afsluiter gesteld?
Dit punt is vooral in drinkwaterinstallaties en in de voedingsindustrie van groot belang. In ons voorbeeld is het echter geen vereiste.
Mogelijke afsluiters:

xx / xx / kraan / vlinderafsluiter / xx

10. De verhouding tussen prijs en prestatie
Voor projecten geldt ook een budgetplanning en investeerders willen zekerheid. De regel is hier: zo voordelig als nodig. Beschikbaarheid en uitwisselbaarheid zijn ook belangrijke beslissingscriteria. Een kogelkraan in DN32 of DN50 zou dus voordeliger zijn dan een klep die in de pijpleiding moet worden geflensd. Maar omdat we in ons voorbeeld een volumestroomwaarde van 200 m3/h (DN150) hebben, is dit geen optie. We hebben een afsluiter nodig die voldoet aan DN150. Hierdoor vervalt ook de laatste optie bij de selectie.
Mogelijke afsluiters:

xx / xx / xx / vlinderafsluiter / xx

CONCLUSIE:

Na deze systematische aanpak weten we nu precies wat voor afsluiter we nodig hebben voor ons project: een vlinderafsluiter.

Op zoek naar de juiste afsluiter? KSB helpt!

KSB produceert jaarlijks bijna een miljoen industriële afsluiters. Industriële afsluiters van KSB worden toegepast in elektriciteitscentrales, gebouwen, op schepen en in proces- en watertechnische installaties. Naast ventielen, schuifafsluiters, kleppen, kogelkranen, membraanafsluiters en regelafsluiters behoren aandrijvingen en positieregelaars tot het productprogramma van industriële afsluiters. Neem contact met ons op: wij adviseren u graag!