Cos'è una valvola di sicurezza?
Una valvola di sicurezza a pressione (acronimo in inglese PSV, pressure safety valve) è un dispositivo automatico avente un ingresso e un'uscita, generalmente perpendicolari tra loro (a 90°), in grado di diminuire la pressione all'interno di un sistema.
L'immagine a sinistra rappresenta un disegno stilizzato di una valvola di sicurezza, utilizzata come simbolo negli schemi ingegneristici dei sistemi termoidraulici.
Le valvole di sicurezza sono dispositivi di sfogo di emergenza per fluidi pressurizzati, che funzionano automaticamente al superamento della pressione impostata. Queste valvole sono regolate da specifici standard nazionali e internazionali. Le nostre valvole devono essere dimensionate, testate, installate e mantenute secondo le normative vigenti e come prescritto nei nostri manuali.
Le valvole di sicurezza Besa®sono il risultato di una grande esperienza, dal 1946 ad oggi, in vari campi di applicazione e soddisfano ampiamente tutti i requisiti delle più recenti norme di sicurezza relative ai dispositivi a pressione. Sono perfettamente in grado di mantenere il massimo aumento di pressione consentito, anche in caso di guasto di tutti gli altri dispositivi di sicurezza autonomi installati a monte.
I componenti principali della valvola di sicurezza sono mostrati in figura:
Nota sull'applicazione e l'uso della leva
La leva di sollevamento dell'otturatore è un accessorio di cui può essere dotata una valvola di sicurezza, che permette il sollevamento parziale manuale dell'otturatore. Solitamente lo scopo di questa manovra è quello di provocare – durante il funzionamento della valvola – la fuoriuscita del fluido di processo al fine di pulire le superfici tra sede e otturatore, verificando eventuali “incollamenti”. La manovra di sollevamento manuale dell'otturatore, deve essere eseguita con la valvola correttamente installata sull'impianto in funzione ed in presenza di un certo valore di pressione, in modo da poter beneficiare della pressione esercitata dal fluido di processo per ridurre lo sforzo manuale dell'operatore.
Storia della valvola di sicurezza
Molti anni fa, nelle strade dell'antica Asia, il riso soffiato veniva prodotto utilizzando pentole ermeticamente sigillate in cui venivano inseriti chicchi di riso insieme all'acqua. Ruotando la pentola sul fuoco, la pressione al suo interno aumentava a causa dell'evaporazione dell'acqua intrappolata. Una volta cotto il riso, il recipiente veniva avvolto in un sacco e aperto, provocando un'esplosione controllata. Si trattava di un metodo molto pericoloso, perché senza una valvola di sicurezza c'era il rischio che l'intero recipiente esplodesse in modo involontario. Dopo la seconda guerra mondiale, questa tecnica è stata in gran parte sostituita da macchine più efficienti in grado di produrre riso soffiato in modo continuo.
Sono state sviluppate le prime valvole di sicurezzaped nel 17° secolo da prototipi dall'inventore francese Denis Papin.
A quei tempi, le valvole di sicurezza venivano azionate da un contrappeso (esistono ancora oggi) sebbene, in epoca moderna, l' uso di una molla è diventato popolare ed efficiente.
A cosa serve una valvola di sicurezza?
Lo scopo principale delle valvole di sicurezza è proteggere la vita delle persone impedendo l'esplosione di qualsiasi impianto, funzionante a una determinata pressione.
Per questo è importante garantire che le valvole di sicurezza funzionino sempre, in quanto sono gli ultimi dispositivi di una lunga serie in grado di prevenire un'esplosione.
Le immagini seguenti mostrano i risultati devastanti di una valvola di sicurezza non correttamente dimensionata, installata o sottoposta a regolare manutenzione:
funzione della valvola di sicurezza
Dove viene utilizzata la valvola di sicurezza?
Ovunquela pressione massima di esercizio rischia di essere superata, è necessario installare valvole di sicurezza. Un sistema può andare in sovrapressione per svariati motivi.
Le ragioni principali riguardano l' aumento incontrollato della temperatura, provocando l'espansione del fluido con conseguente aumento della pressione, come ad esempio un incendio nel sistema o un malfunzionamento del sistema di raffreddamento.
Un altro motivo per cui interviene la valvola di sicurezza è a malfunzionamentodel compressore o dell'alimentazione, impedendo una corretta lettura dei sensori verso la strumentazione di controllo.
Critici sono anche i primi momenti in cui avviare un sistema per la prima volta, o dopo un lungo periodo di arresto.
Come funziona una valvola di sicurezza?
- La pressione applicata dal fluido all'interno del corpo valvola agisce sulla superficie dell'otturatore, generando una forza F.
- Quando F raggiunge la stessa intensità della forza della molla (la molla è montata all'interno della valvola e precedentemente regolata mediante compressione su un valore predeterminato), l'otturatore inizia a sollevarsi dall'area di chiusura della sede e il fluido di processo inizia a fuoriuscire (questa non è tuttavia la portata massima della valvola).
- A questo punto, normalmente, se la pressione a monte continua ad aumentare, provocando un incremento di circa il 10% ( detta sovrapressione) rispetto alla pressione di taratura, il sollevamento improvviso e completo dell'otturatore della valvola, consente il passaggio del fluido di processo attraverso la sezione minima della valvola.
- Quando la capacità della valvola di sicurezza è uguale alla portata da scaricare, la pressione all'interno dell' impianto protetto rimane costante. Altrimenti, se la capacità della valvola di sicurezza è superiore alla portata da scaricare, la pressione all'interno dell'impianto tende a diminuire. In questo caso, l'otturatore, sul quale continua ad agire la forza della molla, inizia a ridurre la sua alzata (cioè la distanza tra la sede e otturatore) fino a chiudere la sezione di passaggio della valvola (generalmente una diminuzione – detta blowdown – pari al 10% in meno della pressione di taratura) e il fluido di processo smette di fuoriuscire.
Quanti tipi di valvole di sicurezza esistono?
Nel contesto di dispositivi di scarico della pressione (acronimo PRD), si può fare una distinzione fondamentale tra dispositivi che chiudono di nuovo e quelli che non richiudono dopo la loro operazione. Nel primo gruppo abbiamo dischi di rottura e dispositivi azionati da pin. Al contrario, il secondo gruppo è diviso in caricamento diretto and dispositivi controllati. Le valvole di sicurezza fanno parte dei dispositivi che si richiudono dopo il loro intervento azionati da una o più molle.
Inoltre, è possibile operare un'ulteriore distinzione in base al funzionamento delle valvole. Come si può vedere dal diagramma, esistono valvole di sicurezza a sollevamento completo e valvole di sicurezza proporzionali, chiamate anche valvole di sfogo.
valvola di sicurezza vs valvola di sfioro
Qual è la differenza tra valvole di sicurezza e valvole di sfioro?
Le valvole di sicurezza (acronimo PSV) e le valvole di sfioro (acronimo PRV) vengono spesso confuse perché hanno una struttura e prestazioni simili. Infatti, entrambe le valvole scaricano automaticamente i fluidi quando la pressione supera il valore impostato. Le loro differenze vengono spesso ignorate, poiché sono intercambiabili in alcuni sistemi di produzione. La differenza principale non sta nel loro scopo, ma nel tipo di funzionamento. Per comprendere la differenza tra le due, è necessario approfondire le definizioni fornite dall'ASME (American Society of Mechanical Engineers) Boiler & Pressure Vessel o BPVC .
La valvola di sicurezza è un dispositivo automatico di controllo della pressione azionato dalla pressione statica del fluido a monte della valvola, utilizzato per applicazioni con gas o vapore, con azione “a corsa completa”.
La valvola di sfioro (nota anche come “valvola di troppo pieno”) è un dispositivo automatico di scarico della pressione azionato dalla pressione statica a monte della valvola. Si apre in modo proporzionale quando la pressione supera la forza di apertura ed è utilizzata principalmente per applicazioni con fluidi.
Qualità prima di quantità
Accessori per valvole di sicurezza
Valvole di sicurezza con soffietto di bilanciamento/protezione
I soffietti in una valvola di sicurezza hanno le seguenti funzioni:
1) soffietto di bilanciamento: garantisce il buon funzionamento della valvola di sicurezza, annullando o limitando gli effetti della contropressione, imposta o accumulata, ad un valore entro i limiti specificati dalla valvola.
2) soffietti di protezione: protegge l'asta, la guida dell'asta e tutta la parte superiore della valvola di sicurezza (compresa la molla) dal contatto con process fluido, garantendo l'integrità di tutte le parti mobili e contribuendo ad evitare danni dovuti a cristallizzazione o polimerizzazione, corrosione o abrasione dei componenti interni, che potrebbero compromettere il corretto funzionamento della valvola di sicurezza.
Equipaggiamento valvola di sicurezzaped con attuatore pneumatico
L'attuatore pneumatico permette il sollevamento completo dell'otturatore, comandato a distanza ed indipendentemente dalla pressione di lavoro del fluido di processo.
Valvola di sicurezza dotata di dispositivo di blocco dell'otturatore
Besa può dotare le sue valvole di sicurezza del “test gag”, che consiste in due viti, una rossa e una verde. La vite rossa, essendo più lunga di quella verde, blocca il sollevamento del otturatore, impedendo l'apertura della valvola.
Equipaggiamento valvola di sicurezzaped con valvola pneumatica equipped con indicatore di sollevamento
La funzione dell'indicatore di sollevamento serve a rilevare il sollevamento del disco, ovvero l'apertura della valvola.
Equipaggiamento valvola di sicurezzaped con stabilizzatore di vibrazioni
Lo stabilizzatore di vibrazioni riduce al minimo le oscillazioni e le vibrazioni che possono verificarsi durante la fase di sfiato, causando un cattivo funzionamento della valvola.
Valvole di sicurezza a tenuta resiliente
Per ottenere una migliore tenuta tra disco e superfici della sede, è possibile dotare la valvola di una tenuta elastica. Questa soluzione viene eseguita dopo l'analisi dell'Ufficio Tecnico e tenendo conto delle condizioni di esercizio: pressione, temperatura, natura e stato fisico di process media.
la tenuta resiliente è ottenuta con i seguenti materiali: viton ®, NBR, neoprene ®, Kalrez ®, Kaflon™, EPDM, PTFE, PEEK®
Valvole di sicurezza con camicia di riscaldamento
In caso di fluidi altamente viscosi, appiccicosi o potenzialmente cristallizzanti, la valvola di sicurezza può essere fornita con camicia di riscaldamento, che è una custodia in acciaio inossidabile saldata sul corpo della valvola, riempita con un fluido caldo (vapore, acqua calda, ecc.) al fine di garantire il process fluidità del fluido attraverso la valvola.
Superfici di tenuta stellitate
Al fine di ottenere una migliore resistenza alla corrosione e all'usura delle superfici di tenuta del disco e della sede, su richiesta o previa analisi del reparto tecnico, le valvole di sicurezza vengono fornite con disco e sede dotati di superfici di tenuta stellitate. Questa soluzione è consigliata in caso di valori elevati di pressione e temperatura, fluidi abrasivi, fluidi con parti solide, cavitazione.
Applicazione combinata di valvole di sicurezza e disco di rottura
Le valvole di sicurezza Besa® sono adatte per l'installazione in combinazione con dischi di rottura disposti a monte o a valle della valvola. I dischi di rottura utilizzati in tali applicazioni devono essere garantiti come non frammentabili dal punto di vista strutturale. Per quanto riguarda la fluidodinamica, invece, qualsiasi disco di rottura situato a monte della valvola deve essere installato in modo tale che:
- Il diametro di flusso del disco di rottura è maggiore o uguale al diametro nominale dell'ingresso della valvola di sicurezza.
- la caduta di pressione totale (calcolata dalla portata nominale moltiplicata per 1.15) dall'ingresso del serbatoio protetto alla flangia di ingresso della valvola è inferiore al 3% della pressione di taratura effettiva della valvola di sicurezza. Lo spazio tra il disco di rottura e la valvola deve essere sfiatato su un tubo da 1/4" in modo tale da garantire il corretto e sicuro mantenimento della pressione atmosferica. Per il corretto dimensionamento dei dischi in termini di fluidodinamica, è necessario tenere conto del fattore Fd (EN ISO 4126-3 pagine 12. 13), che può essere considerato pari a 0.
L'applicazione di un disco di rottura a monte di una valvola di sicurezza può essere consigliata nei seguenti casi:
- quando si opera con fluidi aggressivi, isolare il lato di ingresso del corpo valvola dal continuo contatto con il fluido di processo, evitando l'uso di materiali costosi;
- quando è prevista la tenuta metallica, per evitare fuoriuscite accidentali di fluido tra le superfici della sede/disco.
Certificazioni e approvazioni
Le valvole di sicurezza Besa® sono progettate, fabbricate e selezionate in conformità con le Direttive Europee 2014/68/UE (Nuova PED), 2014/34 / UE (ATEX) e API 520 526 e 527. Besa® i prodotti sono inoltre approvati da RINA® (Besa è riconosciuto come produttore) e DNV GL®.
Su richiesta, Besa offre piena assistenza per lo svolgimento di prove dei componenti principali.
Di seguito puoi trovare le nostre principali certificazioni ottenute per le valvole di sicurezza.
Le valvole di sicurezza Besa sono certificate CE PED
La direttiva PED prevede la marcatura delle attrezzature a pressione e di tutto ciò che presenta una pressione massima ammissibile (PS) superiore a 0.5 bar. Queste attrezzature devono essere dimensionate in base a:
- i campi di utilizzo (pressioni, temperature)
- i tipi di fluido utilizzati (acqua, gas, idrocarburi, ecc.)
- il rapporto dimensione/pressione richiesto per l'applicazione
Lo scopo della Direttiva 97/23/CE è quello di armonizzare tutte le legislazioni degli Stati membri della Comunità Europea sulle attrezzature a pressione. In particolare sono regolamentati i criteri di progettazione, fabbricazione, controllo, collaudo e campo di applicazione. Ciò consente la libera circolazione delle attrezzature a pressione e degli accessori.
La direttiva richiede il rispetto dei requisiti essenziali di sicurezza ai quali il produttore deve conformare i prodotti e la produzione process. Il produttore è obbligato a stimare e ridurre al minimo i rischi del prodotto immesso sul mercato.
Processo di certificazione
L'organizzazione effettua audit e controlli basati su vari livelli di monitoraggio dei sistemi di qualità dell'azienda. Successivamente, l'organizzazione PED rilascia i certificati CE per ogni tipo e modello di prodotto e, se necessario, anche per la verifica finale prima della messa in servizio.
L'organizzazione PED procede quindi con:
- La selezione dei modelli per la certificazione/etichettatura
- L'esame del fascicolo tecnico e della documentazione progettuale
- La definizione delle ispezioni con il produttore
- La verifica di questi controlli in servizio
- L'ente rilascia quindi il certificato CE e l'etichetta per il prodotto fabbricato
Le valvole di sicurezza Besa sono certificate CE ATEX
ATEX – Apparecchiature per atmosfere potenzialmente esplosive (94/9/CE).
Direttiva 94/9/CE, meglio conosciuta con l'acronimo ATEX, è stato recepita in Italia con DPR 126 del 23 marzo 1998 e si applica ai prodotti destinati ad essere utilizzati in atmosfere potenzialmente esplosive. Con l'entrata in vigore della Direttiva ATEX, le norme precedentemente in vigore sono state abrogate e dal 1° luglio 2003 è vietata la commercializzazione di prodotti non conformi alle nuove disposizioni.
La direttiva XNUMX/XNUMX/CE è una direttiva di “nuovo approccio” che mira a consentire la libera circolazione delle merci all'interno della Comunità. Ciò si ottiene armonizzando i requisiti di sicurezza legali, seguendo un approccio basato sul rischio. Essa mira inoltre ad eliminare o, almeno, a ridurre al minimo i rischi derivanti dall'uso di determinati prodotti in o in relazione a un'atmosfera potenzialmente esplosiva. Ciò significa che la probabilità che si verifichi un'atmosfera esplosiva deve essere considerata non solo su base “una tantum” e da un punto di vista statico, ma devono essere prese in considerazione anche tutte le condizioni operative che possono derivare dal processo. La direttiva riguarda le apparecchiature, singole o combinate, destinate ad essere installate in “zone” classificate come pericolose; i sistemi di protezione che servono ad arrestare o contenere le esplosioni; i componenti e le parti essenziali per il funzionamento delle apparecchiature o dei sistemi di protezione; i dispositivi di controllo e di regolazione utili o necessari per il funzionamento sicuro e affidabile delle apparecchiature o dei sistemi di protezione.
Tra gli aspetti innovativi della Direttiva, che copre tutti i rischi di esplosione di qualsiasi tipo (elettrici e non), vanno evidenziati i seguenti punti:
- L'introduzione di requisiti essenziali di salute e sicurezza.
- L'applicabilità sia ai materiali minerari che di superficie.
- La classificazione delle apparecchiature in categorie in base al tipo di protezione fornita.
- Supervisione della produzione basata sui sistemi di qualità aziendali.
La direttiva 94/9/CE classifica le apparecchiature in due gruppi principali:
- Gruppo 1 (Categoria M1 e M2): apparecchiature e sistemi di protezione destinati all'uso nelle miniere
- Gruppo 2 (Categoria 1,2,3): Apparecchi e sistemi di protezione destinati all'uso in superficie. (85% della produzione industriale)
La classificazione della zona di installazione dell'apparecchiatura sarà a carico dell'utente finale; quindi in base alla zona di rischio del cliente (es. zona 21 o zona 1) il costruttore dovrà fornire apparecchiature idonee a quella zona.
Besa le valvole di sicurezza sono certificate RINA
Il RINA opera come ente di certificazione internazionale dal 1989, come diretta conseguenza del suo storico impegno a salvaguardare la sicurezza della vita umana in mare, a proteggere i beni e l'ambiente marino, nell'interesse della collettività, come stabilito nel suo Statuto, e a trasferire la sua esperienza, acquisita in oltre un secolo, ad altri settori. In qualità di istituto di certificazione internazionale, si impegna a salvaguardare la vita umana, i beni e l'ambiente, nell'interesse della comunità, e ad applicare la sua esperienza secolare ad altri settori.
Marchio di conformità eurasiatica
La conformità eurasiatica è un marchio di certificazione che indica i prodotti conformi a tutte le normative tecniche dell'Unione doganale eurasiatica. Ciò significa che i prodotti contrassegnati dal marchio EAC soddisfano tutti i requisiti delle normative tecniche corrispondenti e hanno superato tutte le procedure di valutazione della conformità.
Besa principali campi di applicazione delle valvole di sicurezza
Dal 1946
Sul campo con te
BESA da molti anni produce valvole di sicurezza, per un'ampia gamma di installazioni e la nostra esperienza fornisce la migliore garanzia possibile. Studiamo attentamente ogni impianto in fase di preventivo, nonché eventuali esigenze o richieste particolari, fino a quando non troviamo la soluzione ottimale e la valvola più idonea per il vostro impianto.
