Le valvole nell'industria petrolifera e del gas devono essere altamente resistenti ed efficienti per poter gestire il movimento dei liquidi in condizioni così difficili. Tra tutte le opzioni, le valvole a farfalla rimangono la scelta migliore. Il design essenziale, la manutenzione minima e la velocità ne facilitano l'utilizzo efficace in diversi ambienti.
Questa guida sulle valvole a farfalla per applicazioni nel settore petrolifero e del gas fornisce informazioni utili agli ingegneri per la scelta del design più appropriato delle valvole.
Che cos'è una valvola a farfalla?
Una valvola a farfalla è un tipo di valvola in grado di interrompere il flusso in una tubazione semplicemente ruotando la maniglia nella posizione desiderata. È caratterizzata dalla presenza di un disco, detto "farfalla", fissato a un'asta centrale.
La posizione aperta della valvola corrisponde all'allineamento del disco con il percorso del flusso, riducendo la resistenza al passaggio del fluido. Chiudendo la maniglia della valvola o dell'attuatore, il disco blocca il flusso. È proprio questa semplicità che rende queste valvole facili da utilizzare e impiegabili in diversi settori industriali, come quello petrolifero e del gas.
Componenti chiave:
- Corpo valvola: questo è l'elemento principale in cui vengono montati tutti i componenti interni e collegati alla tubazione.
- Disco: Consente di controllare il flusso del fluido attraverso operazioni di apertura o chiusura.
- Sede: La guarnizione deve aderire perfettamente per evitare perdite.
- Attuatore: L'attuatore può essere manuale, elettrico o pneumatico per realizzare la funzione sopra descritta, ovvero regolare la posizione del disco.
Come vengono utilizzate le valvole a farfalla nei diversi settori dell'industria petrolifera e del gas?
Valvole per oleodotti e gasdotti
Nelle condotte per il trasporto di greggio, le valvole devono gestire sedimenti e portate elevate. Le valvole a triplo offset trovano impiego in funzioni di isolamento e di apertura/chiusura. Sono dotate di una guarnizione metallica a serraggio controllato, resistente all'usura.
Nelle condotte del gas naturale, la tenuta deve essere ermetica per ridurre al minimo le perdite. Le valvole a farfalla ad alte prestazioni per applicazioni nel settore petrolifero e del gas offrono una protezione antincendio. Sono comunemente utilizzate nelle stazioni di misurazione e nei blocchi delle condotte principali.
Trattamento del gas e prodotti raffinati
Per le unità a gas, si utilizzano separazioni ad alta temperatura. Le valvole con sede metallica consentono cicli termici senza compromettere l'efficienza della tenuta. Sono in grado di fornire una strozzatura moderata.
Per le linee di prodotti raffinati, come fluido di lavoro si utilizzano benzina o gasolio. I fluidi sono puliti ma rimangono infiammabili. Le valvole a doppio offset ad alta efficienza garantiscono una tenuta ermetica.
Piattaforme e depositi offshore
L'ambiente offshore è altamente corrosivo a causa della salsedine. Le valvole a farfalla per l'industria petrolifera e del gas destinate all'ambiente offshore sono realizzate in acciaio inossidabile duplex. Trovano impiego nella circolazione di acqua di mare e acqua antincendio.
Nel frattempo, la valvola concentrica con sede elastica è adatta per l'applicazione negli impianti di stoccaggio. Viene utilizzata per il trasporto di fluidi di servizio come l'acqua pura ad alto diametro e bassa pressione.
| Scenario applicativo | Tipo di valvola consigliato | Funzione primaria |
| Oleodotti per il petrolio greggio | Triplo offset (sede in metallo) | Isolamento / Accensione/Spegnimento |
| Unità di trattamento del gas | Prestazioni elevate (offset) | Limitare / Isolamento |
| Acqua di fuoco offshore | Concentrico (rivestito in gomma) | Acceso-spento |
| Ingressi di stoccaggio del serbatoio | Concentrico o a doppio offset | Isolamento |
Quali sono i criteri di selezione per i servizi nel settore petrolifero e del gas?
I criteri di selezione per i servizi nel settore petrolifero e del gas richiedono un'attenta valutazione tecnica, poiché la scelta di una valvola errata può causare perdite o guasti meccanici.
Tipo medio:
- Determinare se il fluido è grezzo, gassoso o raffinato. Gas acido contenente H2S o CO2 Richiede materiali conformi alla norma NACE MR0175.
Temperatura e pressione:
- Verificare la classificazione di pressione ASME B16.34. In caso di linee ad alta pressione, come Classe 300 e superiori, utilizzare sempre un triplo offset struttura della valvola.
Standard e certificazioni:
- Le dimensioni delle valvole devono essere conformi alla norma API 609. In materia di sicurezza antincendio, la certificazione API 607 è obbligatoria. La norma ISO 15848-1 viene utilizzata per il controllo delle emissioni fuggitive a tutela dell'ambiente.
Materiale della seduta:
- Per applicazioni a bassa temperatura e con fluidi puliti, utilizzare materiali morbidi per le sedi delle valvole, come PTFE/NBR. Per applicazioni ad alta temperatura o con fluidi abrasivi, utilizzare sedi metalliche.
Selezione della struttura della valvola:
- Struttura della valvola concentrica: adatta per applicazioni di servizio a pressione da moderata a bassa.
- Struttura della valvola a doppio offset: ideale per applicazioni chimiche o con idrocarburi ad alte prestazioni.
- Struttura della valvola a triplo offset: utilizzata laddove è necessaria l'assenza totale di perdite in condizioni estreme.
| Prendete nota… La valvola a farfalla è più leggera e più economica rispetto alla valvola a sfera, e la sua leggerezza riduce al minimo le esigenze di supporto strutturale delle tubazioni. Inoltre, contiene un minor numero di componenti mobili, semplificando la manutenzione. Tuttavia, le valvole a sfera o le valvole a saracinesca sono consigliate in caso di pressione elevata e richiesta estrema. La valvola a sfera offre un percorso di flusso completo durante la pulizia con pig, mentre le valvole a saracinesca sono comunemente utilizzate in situazioni di alta pressione. |
Lista di controllo: come scegliere una valvola a farfalla per impianti petroliferi e del gas?
- Conferma le condizioni di servizio: controlla la pressione, la temperatura e la chimica del mezzo (H2Contenuto di S).
- Determinare la struttura: selezionare concentrica per le utenze o triplo offset per gli idrocarburi ad alta pressione.
- Scegliere il tipo di guarnizione: optare per guarnizioni metallo-metallo se la sicurezza antincendio o le alte temperature sono fattori determinanti.
- Verificare gli standard e i test: garantire la conformità con API 609, API 607, e le norme sulle emissioni fuggitive. I produttori di valvole a farfalla per il settore petrolifero e del gas devono inoltre attenersi a rigorosi protocolli di qualità, tra cui la tracciabilità dei materiali e i test idrostatici e pneumatici del corpo valvola.
- Verifica dell'accessibilità: valuta il luogo di installazione per garantire lo spazio necessario alla manutenzione e al passaggio degli attuatori.
Caso di studio accaduto nella vita reale
Operazioni di trattamento dei fanghi e di raffreddamento della raffineria Petrobras (Brasile)
In una grande raffineria gestita da Petrobras, gli ingegneri hanno riscontrato un rapido deterioramento delle valvole all'interno dei sistemi di olio in sospensione abrasiva e di acqua di raffreddamento. Le ricerche indicano che le interruzioni nella distribuzione dell'acqua di raffreddamento in una raffineria possono causare gravi perdite finanziarie e importanti rischi per la sicurezza operativa degli impianti.
Gli ingegneri scoprirono che le valvole a farfalla concentriche standard si guastavano prematuramente perché i materiali abrasivi danneggiavano rapidamente le superfici di tenuta in elastomero morbido. Per risolvere questi problemi, Petrobras ha adottato valvole a farfalla con sede metallica rivestita in Stellite, utilizzando configurazioni avanzate a doppia eccentricità e triplo offset per una maggiore durata.
Le valvole aggiornate hanno garantito una tenuta migliore, resistendo al contempo alle sollecitazioni termiche, all'erosione da particelle e alle difficili condizioni operative della raffineria durante la produzione continua. Dopo l'implementazione, la raffineria ha esteso significativamente la durata di vita delle valvole, aumentando il tempo medio tra i guasti da mesi a diversi anni di funzionamento.
Conclusione
La scelta della valvola a farfalla giusta dipende fortemente dal rischio di servizio. La valvola a triplo offset può essere utilizzata per gas ad alta pressione e applicazioni con petrolio greggio. Mentre le valvole concentriche sono normalmente utilizzate nel caso di applicazioni a bassa pressione per servizi pubblici e acqua. Tuttavia, la valvola a farfalla per petrolio e gas deve essere conforme agli standard API 609/607 per la resistenza alla pressione e la sicurezza antincendio.
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