La sicurezza garantita dalle valvole di sfioro nell’industria chimica e Oil & Gas

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Precision Fluid Controls illustra i concetti di progettazione di base, i requisiti legali e normativi e le applicazioni tipiche in campo relativi all’argomento

Oleodinamica & Pneumatica

La sicurezza garantita dalle valvole di sfioro nell’industria chimica e Oil & Gas
La sicurezza garantita dalle valvole di sfioro nell’industria chimica e Oil & Gas
Le valvole di sfioro pressione Ham-Let serie H-900 e la H-900HP sono certificate da APRAGAZ, in conformità alla Direttiva PED europea e sono sottoposte a una serie costante di prove
Le valvole di sfioro pressione Ham-Let serie H-900 e la H-900HP sono certificate da APRAGAZ, in conformità alla Direttiva PED europea e sono sottoposte a una serie costante di prove
La serie di raccordi a compressione Astalok, prodotta dall’olandese Astava e commercializzata in Italia da Precision Fluid Controls, è dotata di un meccanismo avanzato in grado di stringere i tubi creando un assemblaggio a tenuta ermetica
La serie di raccordi a compressione Astalok, prodotta dall’olandese Astava e commercializzata in Italia da Precision Fluid Controls, è dotata di un meccanismo avanzato in grado di stringere i tubi creando un assemblaggio a tenuta ermetica

Tra gli aspetti chiave nell’industria c’è la si­curezza. Uno dei metodi di mantenimento della sicurezza è attraverso l’immediata en­trata in funzione delle valvole di sfioro pres­sione quando si verificano condizioni di so­vrappressione pericolose.

Lo scopo principale di una valvola di sfioro pres­sione nell’industria è la protezione delle persone, dei processi e dell’ambiente. Una valvola di sfioro pressione è progettata per aprirsi e scaricare da recipienti o apparecchiature una certa quantità di fluido in caso di pressione in eccesso e di richiu­dersi e prevenire l’ulteriore rilascio di fluido dopo che sono state ripristinate le condizioni normali. Una valvola di sfioro pressione è un dispositivo di sicurezza e, in molti casi, l’ultima linea di difesa. È importante assicurarsi che sia in grado di funzio­nare in qualsiasi momento e in ogni circostanza. Una valvola di sfioro non è una valvola di proces­so o un regolatore di pressione, pertanto non do­vrebbe essere usata come tale.

Definizione

Una valvola di sfioro pressione è un dispositivo di sicurezza progettato per proteggere un recipiente o un sistema pressurizzato in caso di sovrappres­sione. In molti Paesi, le industrie sono obbligate per legge a proteggere recipienti e altri apparecchi a pressione mediante valvole di sfioro. Il termine “valvola di sfioro pressione” nell’industria della raffinazione del petrolio, petrolchimica, chimica, della trasformazione del gas naturale, nella gene­razione di energia, nell’industria alimentare, delle bevande e farmaceutica è associato con i termini “valvola di rilascio pressio­ne (valvola di sicurezza)” (Pressure Safety Valve PSV) e “valvola di sfogo” (Relief Valve). I termini Pressure Relief Valve e Pressure Safety Relief Valve sono comunemente utilizzati per identificare i dispositivi di sovrappressione su un recipiente. Spesso l’utilizzo di questi termini è intercambiabile e può dipendere da un particolare progetto o dagli standard aziendali di identifica­zione di questi dispositivi. Benché utilizzati in modo intercambiabile, questi termini si differenziano nei seguenti aspetti.

Valvola di sfioro pressione (Pressure Relief Valve) è il termine usato di solito per descrivere un dispositivo di scarico su un recipiente riempito con un flui­do incomprimibile. Per queste valvole, l’apertura è proporzionale all’aumento della pressione nel serbatoio. Pertanto l’apertura della valvola non è improv­visa, ma graduale. Valvola di sicurezza o valvola di rilascio pressione (Pres­sure Safety Valve) è il termine usato per descrivere un dispositivo di scarico su un recipiente riempito con un fluido comprimibile. Questa valvola si apre completamente in modo automatico in tempi molto brevi (pop action) e si richiude quando la pressione scende al valore prefissato. Una sovrappres­sione si riferisce a qualsiasi condizione in grado di causare un incremento di pressione in un serbatoio o in un impianto al di sopra della pressione di progetto o della massima pressione ammissibile di esercizio.

Oggi esistono molti sistemi elettronici, pneuma­tici e idraulici per controllare le variabili – pres­sione, temperatura e portata – di un fluido. Per funzionare, ognuno di questi sistemi richiede una fonte di alimentazione di qualche tipo, come energia elettrica o aria compressa. Una valvola di sfioro pressione deve essere in grado di fun­zionare in ogni momento, soprattutto in caso di interruzione dell’alimentazione quando i controlli del sistema non funzionano e dopo un lungo pe­riodo di mancato funzionamento. L’unica fonte di alimentazione per la valvola di sfioro pressione è, pertanto, il fluido di processo. Quando si verifica una condizione che provoca un aumento a un livello pericoloso della pressione in un sistema o in un recipiente, la valvola di sfioro pressione può essere l’unico dispositivo rimasto per impe­dire un guasto catastrofico. Poiché l’affidabilità è direttamente correlata alla complessità del dispo­sitivo, è importante che il disegno della valvola di sfioro pressione sia il più semplice possibile, con opportune considerazioni di analisi dei rischi di progettazione. La valvola di sfioro pressione deve aprirsi a un predeterminato valore di pressione, far fluire una determinata portata a una specifica sovrappressione e chiudersi quando la pressione del sistema è scesa a un livello di sicurezza. Le valvole di sfioro pressione devono essere proget­tate utilizzando materiali compatibili con i fluidi di processo, da aria e acqua ai fluidi più corrosivi.

Principio di funzionamento

La valvola di sfioro pressione caricata a mol­la della serie H-900 Ham-Let è stata sviluppata per soddisfare l’esigenza di un sistema semplice e affidabile, un dispositivo azionato automatica­mente per fornire protezione da sovrappressione. La valvola è costituita da un ingresso montato sul sistema pressurizzato, un otturatore a molla tenu­to premuto contro l’orifizio per impedire il flusso in condizioni di funzionamento normali del siste­ma (la molla tiene chiuso l’otturatore) e un corpo contenente gli elementi di comando. Il carico del­la molla è regolabile per variare la pressione alla quale la valvola si deve aprire. In fig. 4 è mostrato un semplice esempio di funzionamento della val­vola. Fino a quando la pressione del sistema non supera la massima pressione di esercizio autoriz­zata (MAWP), la valvola rimane nel suo stato di riposo, l’otturatore (in verde) fa tenuta contro la sua sede, lasciando passare il fluido (in blu) lungo il suo normale percorso. Se la pressione del flui­do supera quella di taratura della valvola, lo stes­so spinge l’otturatore verso l’alto, contrastando la forza della molla (in grigio), consentendo a una parte di fluido di uscire dallo scarico e di ridurre la pressione interna del sistema (freccia rossa in fig. 5). La pressione di taratura può essere regolata mediante la vite indicata schematicamente in alto (parte marrone sopra la molla). Il serraggio spinge la vite contro la molla, comprimendola ulterior­mente. Quanto più la molla è compressa, tanta più forza ha bisogno il fluido per spingere il pistone verso l’alto. È importante sottolineare che queste valvole non agiscono come dei regolatori di pres­sione a monte ma si aprono solo alla pressione di taratura; compito del progettista del sistema è quello di tenere in considerazione il massimo co­efficiente di portata e il valore Cv della valvola.

La gamma di prodotti Ham-Let

Le valvole serie H-900 e H-900HP di Ham-Let, distribuite in Italia da Precision Fluid Controls, sono caratterizzate da un’elevata qualità produtti­va e sono in grado di erogare le portate dichiarate per garantire eccellenti prestazioni di sicurezza in caso di emergenza. La gamma completa è in genere costituita da valvole con dimensioni dei corpi fino a ½” con diverse tipologie di O-ring, quali Fluorocarbon FKM, BUNA N NBR, Policloroprene o EPDM. Il corpo di queste valvole è realizzato in acciaio inossidabile AISI 316 in accordo alle specifiche ASTM–A176 e ASTM-A479 (da barra) e ASTM-A182 da forgiato. Per gli ambienti marini, o nel caso di applicazioni in cui sono presenti sostanze aggressive come l’acido solfidrico H2S, Ham-Let offre valvole re­alizzate con leghe speciali, come Monel 400, Ha­stelloy C276 e C22, Duplex 2507 e Lega 6MO, con guarnizioni O-Ring in perfluoro elastomero resistenti agli acidi. Una valvola di sfioro può esse­re specificata per conformarsi alla Direttiva PED 97/23/CE, riguardante la fornitura di attrezzature a pressione in tutta Europa.

Requisiti legislativi e normativi nell’industria

Le valvole di sfioro pressione Ham-Let serie H-900 e la H-900HP sono certificate da APRAGAZ, in conformità alla Direttiva PED europea e sono sotto­poste a una serie costante di prove. Nella maggior parte dei paesi, alle industrie è richiesto per legge di proteggere i recipienti a pressione e altri appa­recchi mediante valvole di sfioro pressione. Inoltre, in molti paesi devono essere rispettate le norme di progettazione delle apparecchiature, come le nor­me dell’American Society of Mechanical Engineers (ASME, non applicabile per le valvole di sfioro pres­sione), dell’American Petroleum Institute (API) e di altre organizzazioni come ISO 4126-1:2013 applica­bile a valvole di sicurezza aventi un diametro di flus­so di 4 mm (0,15″) e soprattutto a quelle per utilizzo a pressioni di 0,1 bar (1,45 psi) e superiori; queste norme includono gli standard di progettazione per le valvole di sfioro.

Tipici settori applicativi, iniezione di chimici e dosaggio

Per mantenere un pozzo o impianto chimico attivo e funzionante, talvolta è consigliabile l’iniezione di prodotti chimici nel processo. Al fine di rendere l’iniezione chimica accurata ed esatta come previsto dal progettista del pro­cesso è necessario tenere conto di variabili importanti come la portata e la pressione di iniezione; una situazione indesiderata, come una sovrappressio­ne nel sistema, può provocare risultati imprecisi di miscela o, nel peggiore dei casi, un problema di sicurezza.

Due tipiche iniezioni chimiche nel trattamento del gas naturale sono l’iniezio­ne di metanolo e la disidratazione con glicole. L’iniezione di metanolo viene utilizzata in depositi sotterranei e condotte in quelle zone del mondo carat­terizzate da lunghi periodi invernali. Viene iniettata una notevole quantità di metanolo in pozzi e condotte al fine di inibire la formazione di idrati di gas naturale (gli idrati di gas sono strutture congelate in cui il gas naturale è in­trappolato all’interno delle molecole d’acqua). Al fine di controllare l’iniezione di metanolo a bassa pressione da 50 a 400 psi (3,4-27,2 bar), viene inserita una valvola in acciaio inossidabile nel condotto di dosaggio per assicurare che il livello di iniezione di metanolo non superi mai le percentuali di proget­tazione e, grazie a ciò, evitare la sovrasaturazione di metanolo nella miscela.

Una selezione corretta delle tenute in fase di progettazione, per quanto ri­guarda la migliore compatibilità chimica con i fluidi, porterà alla scelta di una valvola di sfioro pressione con un O-ring in EPDM (al posto dell’O-ring standard in Fluorocarbon FKM normalmente utilizzato). La disidratazione con glicole è un metodo comune per rimuovere l’acqua dal gas naturale. È necessario asciugare il gas naturale in quanto l’umidità nello stesso può causare il congelamento delle condotte e, a contatto con acido solfidrico o anidride carbonica può causare corrosione. Il TEG, glicole trietilenico, con formula molecolare C6H14O4 è un liquido incolore e inodore utilizzato come essiccante liquido per disidratare il gas naturale saturo. Un’unità di disidrata­zione con glicole è tipicamente costituita da un serbatoio, uno scambiatore di calore e un rigeneratore. Il TEG entra nella parte superiore e assorbe l’acqua via via che procede verso la parte inferiore della colonna. Un gas “asciutto” esce nella parte superiore e può essere utilizzato per il raffreddamento delle emissioni di glicole provenienti da processi di separazione di gas/liquido.

Uno sguardo al futuro

Sebbene progettata per i casi di emergenza, una convenzionale valvola di sfioro pressione ha alcuni svantaggi, come il rilascio di prodotti infiammabili e tossici nell’ambiente. Con l’incremento della consapevolezza ambientale, questi sistemi non risultano sempre una soluzione accettabile. Il passo suc­cessivo è il sistema di protezione HIPPS high-integrity pressure protection system che interviene sulla “fonte” di alta pressione prima che la pressione di progetto del sistema raggiunga livelli pericolosi, evitando così la perdita di contaminanti. Mentre una valvola di sfioro mira a eliminare ogni afflusso in eccesso di fluidi, il sistema HIPPS mira a fermarlo e a contenerlo.

Oltre che per le valvole di sfioro pressione serie H-900 e H-900HP, Ham-Let grazie alla linea di prodotti Ham-Let Astava è considerato anche uno dei principali fornitori di HIPPS attraverso i sistemi di interblocco meccanico. Non importa quale progetto sia stato selezionato, Ham-Let soddisfa costan­temente le severe norme di sicurezza del settore.

Pubblicato il Marzo 12, 2018 - (8055 views)
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