Induve si utilizanu e valvole: Dappertuttu!

08 nuvembre 2017 Scrittu da Greg Johnson

E valvole si ponu truvà guasi in ogni locu oghje: in e nostre case, sottu à a strada, in edifici cummerciali è in migliaia di lochi in centrali elettriche è idriche, cartiere, raffinerie, impianti chimichi è altre strutture industriali è infrastrutturali.
L'industria di e valvole hè veramente à spalle larghe, cù segmenti chì varianu da a distribuzione di l'acqua à l'energia nucleare à u petroliu è u gasu à monte è à valle. Ognuna di queste industrie di l'utilizatori finali usa alcuni tipi basi di valvole; tuttavia, i dettagli di custruzzione è i materiali sò spessu assai diversi. Eccu un campione:

OPERE IDRAULICHE
In u mondu di a distribuzione di l'acqua, e pressioni sò guasi sempre relativamente basse è e temperature ambiente. Quessi dui fatti d'applicazione permettenu una quantità di elementi di cuncepimentu di valvole chì ùn si truverianu micca nantu à apparecchiature più difficili cum'è e valvole di vapore à alta temperatura. A temperatura ambiente di u serviziu di l'acqua permette l'usu di elastomeri è guarnizioni di gomma micca adatti in altrò. Quessi materiali morbidi permettenu di equipà e valvole d'acqua per sigillà ermeticamente e gocce.

Un'altra considerazione in e valvole di serviziu d'acqua hè a scelta di i materiali di custruzzione. E ghise è e ghise duttili sò aduprate largamente in i sistemi d'acqua, in particulare e linee di grande diametru esternu. E linee assai chjuche ponu esse trattate abbastanza bè cù i materiali di e valvole in bronzu.

E pressioni chì a maiò parte di e valvole di l'impianti idrici vedenu sò generalmente ben al di sottu à 200 psi. Questu significa chì i disinni di pressione più alta cù pareti più spesse ùn sò micca necessarii. Dittu chistu, ci sò casi induve e valvole di l'acqua sò custruite per trattà pressioni più alte, finu à circa 300 psi. Queste applicazioni sò generalmente nantu à acquedotti longhi vicinu à a fonte di pressione. Calchì volta e valvole di l'acqua à pressione più alta si trovanu ancu in i punti di pressione più alta in una diga alta.

L'Associazione Americana di l'Opere Idriche (AWWA) hà publicatu specifiche chì coprenu parechji tippi di valvole è attuatori utilizati in applicazioni di opere idriche.

ACQUE REFUSIONALI
L'altra parte di a medaglia di l'acqua potabile fresca chì entra in una struttura o impianto hè l'uscita di l'acqua usata o di e fognature. Queste linee raccolgenu tutti i fluidi è solidi di scaricu è li dirigenu versu un impianto di trattamentu di l'acqua usata. Questi impianti di trattamentu presentanu assai tubazioni è valvole à bassa pressione per fà u so "travagliu sporcu". I requisiti per e valvole di l'acqua usata in parechji casi sò assai più indulgenti chè i requisiti per u serviziu di acqua pulita. E valvole à saracinesca di ferru è di ritegnu sò e scelte più populari per questu tipu di serviziu. E valvole standard in questu serviziu sò custruite in cunfurmità cù e specificazioni AWWA.

INDUSTRIA ENERGETICA
A maiò parte di l'energia elettrica generata in i Stati Uniti hè generata in centrali à vapore chì utilizanu turbine à combustibili fossili è à alta velocità. Sbuchjendu a copertina di una centrale elettrica muderna si puderebbe vede i sistemi di tubazioni à alta pressione è alta temperatura. Queste linee principali sò e più critiche in u prucessu di generazione di energia à vapore.

E valvole à saracinesca restanu una scelta principale per l'applicazioni on/off di e centrale elettriche, ancu s'è si trovanu ancu valvole à globu à mudellu Y per scopi speciali. E valvole à sfera à alte prestazioni è per servizii critici stanu guadagnendu pupularità trà certi cuncettori di centrali elettriche è stanu facendu progressi in questu mondu una volta duminatu da e valvole lineari.

A metallurgia hè critica per e valvole in l'applicazioni elettriche, in particulare quelle chì operanu in i range di pressione è temperatura supercritici o ultra-supercritici. F91, F92, C12A, inseme cù parechje leghe d'Inconel è d'acciaio inox sò cumunemente aduprate in e centrale elettriche d'oghje. E classi di pressione includenu 1500, 2500 è in certi casi 4500. A natura modulante di e centrale elettriche di punta (quelle chì operanu solu quandu hè necessariu) mette ancu una grande pressione nantu à e valvole è e tubazioni, richiedendu disinni robusti per gestisce a cumbinazione estrema di cicli, temperatura è pressione.
In più di e valvole principali di vapore, e centrale elettriche sò caricate di tubazioni ausiliarie, pupulate da una miriade di valvole a saracinesca, a globu, a ritegno, a farfalla è a sfera.

E centrale nucleari funzionanu secondu u listessu principiu di turbina à vapore/alta velocità. A principale differenza hè chì in una centrale nucleare, u vapore hè creatu da u calore di u prucessu di fissione. E valvole di e centrale nucleari sò simili à i so cugini alimentati da combustibili fossili, eccettu per u so pedigree è l'esigenza aghjunta di affidabilità assoluta. E valvole nucleari sò fabbricate secondu standard estremamente elevati, cù a documentazione di qualificazione è d'ispezione chì occupa centinaie di pagine.

PRODUZIONE DI PETROLIU È GAS
I pozzi di petroliu è di gasu è l'installazioni di pruduzzione sò utilizatori impurtanti di valvole, cumprese parechje valvole per impieghi gravosi. Ancu s'è ùn hè più prubabile chì si verifichinu zampilli di petroliu chì sputanu à centinaie di metri in aria, l'imagine illustra a pressione putenziale di u petroliu è di u gasu sutterraniu. Hè per quessa chì e teste di pozzu o l'arburi di Natale sò posti in cima à a longa catena di tubi di un pozzu. Questi assemblaggi, cù a so cumbinazione di valvole è raccordi speciali, sò cuncepiti per gestisce pressioni superiori à 10.000 psi. Mentre chì sò raramente truvati nantu à i pozzi scavati in terra oghje ghjornu, e pressioni estreme si trovanu spessu nantu à i pozzi prufondi in mare aperto.

A cuncepzione di l'equipaggiu di testa di pozzu hè cuperta da e specificazioni API cum'è 6A, Specificazione per l'equipaggiu di testa di pozzu è di l'arburu di Natale. E valvole trattate in 6A sò cuncepite per pressioni estremamente alte ma temperature modeste. A maiò parte di l'arburi di Natale cuntenenu valvole à saracinesca è valvole à globu speciali chjamate strozzature. E strozzature sò aduprate per regulà u flussu da u pozzu.

In più di e teste di pozzu stesse, parechje installazioni ausiliarie pupulanu un campu di petroliu o di gasu. L'attrezzatura di prucessu per pretrattà u petroliu o u gasu richiede un certu numeru di valvole. Queste valvole sò generalmente in acciaio à u carbone classificate per classi inferiori.

Di tantu in tantu, un fluidu assai currusivu - u sulfuru d'idrogenu - hè prisente in u flussu di petroliu crudu. Stu materiale, chjamatu ancu gasu acidu, pò esse letale. Per superà e sfide di u gasu acidu, devenu esse seguitati materiali speciali o tecniche di trasfurmazione di materiali in cunfurmità cù a specificazione internaziunale NACE MR0175.

INDUSTRIA OFFSHORE
I sistemi di tubazioni per e piattaforme petrolifere offshore è l'installazioni di pruduzzione cuntenenu una mansa di valvole custruite secondu parechje specifiche diverse per gestisce a larga varietà di sfide di cuntrollu di u flussu. Queste installazioni cuntenenu ancu diversi circuiti di sistemi di cuntrollu è dispositivi di riduzione di pressione.

Per l'installazioni di pruduzzione di petroliu, u core arteriale hè u veru sistema di tubazioni di ricuperazione di petroliu o di gasu. Ancu s'ellu ùn hè micca sempre nantu à a piattaforma stessa, parechji sistemi di pruduzzione utilizanu arburi di Natale è sistemi di tubazioni chì operanu à prufundità inospitali di 10.000 piedi o più. Questu equipaggiu di pruduzzione hè custruitu secondu parechje norme esigenti di l'American Petroleum Institute (API) è hè citatu in parechje Pratiche Raccomandate API (RP).

Nant'à a maiò parte di e grande piattaforme petrolifere, prucessi supplementari sò applicati à u fluidu crudu chì vene da a testa di u pozzu. Quessi includenu a separazione di l'acqua da l'idrocarburi è a separazione di u gasu è di i liquidi di gasu naturale da u flussu di fluidu. Quessi sistemi di tubazioni dopu l'arburu di Natale sò generalmente custruiti secondu i codici di tubazioni B31.3 di l'American Society of Mechanical Engineers cù e valvole cuncepite in cunfurmità cù e specifiche di e valvole API cum'è API 594, API 600, API 602, API 608 è API 609.

Certi di sti sistemi ponu ancu cuntene valvole à saracinesca, à sfera è à ritegnu API 6D. Siccomu tutte e pipeline nantu à a piattaforma o a nave di perforazione sò interne à l'installazione, i requisiti stretti per aduprà valvole API 6D per e pipeline ùn si applicanu micca. Ancu s'è parechji tipi di valvole sò aduprati in questi sistemi di tubazioni, u tipu di valvula sceltu hè a valvula à sfera.

TUBAZIONI
Ancu s'è a maiò parte di e pipeline sò piatte à a vista, a so presenza hè generalmente evidente. I picculi cartelli chì indicanu "pipeline di petroliu" sò un indicatore evidente di a presenza di tubazioni di trasportu sutterranee. Queste pipeline sò dotate di parechje valvole impurtanti longu à a so lunghezza. E valvole di chiusura d'emergenza di e pipeline si trovanu à intervalli specificati da e norme, i codici è e lege. Queste valvole servenu u serviziu vitale d'isolà una sezione di una pipeline in casu di perdita o quandu hè necessaria a manutenzione.

Sparsi ancu longu à u percorsu di una cundutta ci sò installazioni induve a linea emerge da a terra è l'accessu à a linea hè dispunibule. Queste stazioni sò a casa di l'equipaggiu di lanciu di "pig", chì consiste in dispositivi inseriti in e cundutte sia per ispezionà sia per pulisce a linea. Queste stazioni di lanciu di pig di solitu cuntenenu parechje valvole, sia di tipu à saracinesca sia à sfera. Tutte e valvole di un sistema di cundutte devenu esse à porta piena (apertura cumpleta) per permette u passaghju di i pig.

E pipeline anu ancu bisognu d'energia per cumbatte l'attritu di a pipeline è mantene a pressione è u flussu di a linea. Si utilizanu stazioni di compressore o di pompaggio chì parenu piccule versioni di un impianto di trasfurmazione senza e alte torri di cracking. Queste stazioni ospitanu decine di valvole à saracinesca, à sfera è di cuntrollu di e pipeline.
I tubi stessi sò cuncipiti in cunfurmità cù diversi standard è codici, mentre chì e valvole di pipeline seguitanu l'API 6D Pipeline Valves.
Ci sò dinù cundutte più chjuche chì alimentanu e case è e strutture cummerciali. Queste linee furniscenu acqua è gasu è sò prutette da valvole di chiusura.
I grandi cumuni, in particulare in a parte sittintriunali di i Stati Uniti, furniscenu vapore per i bisogni di riscaldamentu di i clienti cummerciali. Queste linee di furnimentu di vapore sò dotate di una varietà di valvole per cuntrullà è regulà a furnitura di vapore. Ancu s'è u fluidu hè vapore, e pressioni è e temperature sò più basse di quelle chì si trovanu in a generazione di vapore di e centrali elettriche. Una varietà di tipi di valvole sò aduprate in questu serviziu, ancu s'è a venerabile valvula à manicu hè sempre una scelta pupulare.

RAFFINERIA È PETROCHIMICA
E valvole di raffineria rapprisentanu più usu di valvole industriali chè qualsiasi altru segmentu di valvole. E raffinerie sò a casa di fluidi currusivi è, in certi casi, temperature elevate.
Questi fattori determinanu cumu e valvole sò custruite in cunfurmità cù e specificazioni di cuncepimentu di e valvole API cum'è API 600 (valvole à saracinesca), API 608 (valvole à sfera) è API 594 (valvole di ritegnu). A causa di u serviziu severu incontratu da parechje di queste valvole, hè spessu necessaria una tolleranza di corrosione supplementare. Questa tolleranza si manifesta per mezu di spessori di parete più grandi chì sò specificati in i documenti di cuncepimentu API.

Quasi ogni tipu di valvula principale si pò truvà in abbundanza in una tipica grande raffineria. A valvula à saracinesca omnipresente hè sempre u rè di a cullina cù a più grande pupulazione, ma e valvule à quartu di giru stanu pigliendu una parte sempre più grande di a so quota di mercatu. I prudutti à quartu di giru chì facenu incursioni di successu in questu settore (chì era ancu una volta duminatu da prudutti lineari) includenu valvule à farfalla à triplu offset d'alte prestazioni è valvule à sfera à sede metallica.

E valvole standard à saracinesca, à globu è à ritegnu si trovanu sempre in massa, è per via di a robustezza di u so cuncepimentu è di l'ecunumia di fabricazione, ùn spariranu micca prestu.
I valori di pressione per e valvole di raffineria varianu da a Classe 150 à a Classe 1500, cù a Classe 300 a più pupulare.
L'acciai à u carbone pianu, cum'è u gradu WCB (fusu) è l'A-105 (forgiatu) sò i materiali i più populari specificati è usati in e valvole per u serviziu di raffineria. Parechje applicazioni di prucessi di raffinazione spinghjenu i limiti di temperatura superiori di l'acciai à u carbone pianu, è e leghe à temperatura più alta sò specificate per queste applicazioni. I più populari di questi sò l'acciai à u cromu/molibdenu cum'è 1-1/4% Cr, 2-1/4% Cr, 5% Cr è 9% Cr. L'acciai inossidabili è e leghe à altu cuntenutu di nichel sò ancu usati in certi prucessi di raffinazione particularmente duri.

CHIMICA
L'industria chimica hè una grande utilizatore di valvole di tutti i tipi è materiali. Da e piccule fabbriche di produzzione in lotti à i grandi complessi petrolchimichi truvati nantu à a Costa di u Golfu, e valvole sò una parte enorme di i sistemi di tubazioni di prucessu chimicu.

A maiò parte di l'applicazioni in i prucessi chimichi sò più bassi in pressione chè parechji prucessi di raffinazione è generazione di energia. E classi di pressione più populari per e valvole è e tubazioni di l'impianti chimichi sò e Classi 150 è 300. L'impianti chimichi sò stati ancu u più grande mutore di a presa di cuntrollu di a quota di mercatu chì e valvole à sfera anu luttatu da e valvole lineari in l'ultimi 40 anni. A valvula à sfera cù sede resistente, cù a so chiusura à perdite zero, hè perfetta per parechje applicazioni di l'impianti chimichi. A dimensione compatta di a valvula à sfera hè ancu una caratteristica populari.
Ci sò sempre alcune piante chimiche è prucessi d'impiantu induve si preferisce e valvole lineari. In questi casi, e populari valvole cuncepite da API 603, cù pareti più sottili è pesi più leggeri, sò generalmente a valvula à saracinesca o à globu di scelta. U cuntrollu di certi prudutti chimichi hè ancu realizatu efficacemente cù valvole à diafragma o à pinza.
A causa di a natura currusiva di parechji prudutti chimichi è prucessi di fabricazione di prudutti chimichi, a scelta di i materiali hè cruciale. U materiale di fattu hè l'acciaiu inox austeniticu di qualità 316/316L. Stu materiale funziona bè per cumbatte a currusione da una quantità di fluidi à volte sgradevoli.

Per alcune applicazioni currusive più dure, hè necessaria più prutezzione. Altri gradi d'alta prestazione di l'acciaiu inox austeniticu, cum'è 317, 347 è 321 sò spessu scelti in queste situazioni. Altre leghe chì sò aduprate di tantu in tantu per cuntrullà i fluidi chimichi includenu Monel, Alloy 20, Inconel è 17-4 PH.

SEPARAZIONE DI GNL È GAS
Sia u gasu naturale liquidu (GNL) sia i prucessi richiesti per a separazione di u gasu si basanu nantu à tubazioni estese. Queste applicazioni necessitanu valvole chì ponu funziunà à temperature criogeniche assai basse. L'industria di u GNL, chì cresce rapidamente in i Stati Uniti, cerca continuamente di migliurà u prucessu di liquefazione di u gasu. À questu scopu, e tubazioni è e valvole sò diventate assai più grande è i requisiti di pressione sò stati aumentati.

Sta situazione hà ubligatu i pruduttori di valvole à sviluppà disinni per risponde à parametri più severi. E valvole à sfera è à farfalla à quartu di giru sò populari per u serviziu GNL, cù 316ss [acciaiu inox] u materiale u più pupulare. A Classe ANSI 600 hè u limite di pressione abituale per a maiò parte di l'applicazioni GNL. Ancu s'è i prudutti à quartu di giru sò i tipi di valvole i più populari, e valvole à saracinesca, à globu è à ritegnu ponu ancu esse truvate in l'impianti.

U serviziu di separazione di gas implica a divisione di u gas in i so elementi basi individuali. Per esempiu, i metudi di separazione di l'aria producenu azotu, ossigenu, eliu è altri gas traccia. A natura à temperatura assai bassa di u prucessu significa chì sò necessarie parechje valvole criogeniche.

Sia l'impianti di separazione di GNL sia quelli di gas anu valvole à bassa temperatura chì devenu rimanere operabili in queste cundizioni criogeniche. Ciò significa chì u sistema di imballaggio di a valvula deve esse elevatu luntanu da u fluidu à bassa temperatura per mezu di una colonna di gas o di condensazione. Sta colonna di gas impedisce à u fluidu di furmà una palla di ghiaccio intornu à a zona di imballaggio, ciò chì impedisce à u stelo di a valvula di girà o di alzassi.

EDIFICI COMMERCIALI
L'edificii cummerciali ci circondanu, ma à menu chì ùn prestemu molta attenzione mentre sò custruiti, ùn avemu micca idea di a multitudine di arterie fluide nascoste in i so muri di muratura, vetru è metallu.

Un denominatore cumunu in guasi ogni edifiziu hè l'acqua. Tutte queste strutture cuntenenu una varietà di sistemi di tubazioni chì portanu parechje cumminazzioni di u cumpostu idrogenu/ossigenu in forma di fluidi potabili, acque residue, acqua calda, acqua grigia è prutezzione contr'à l'incendii.

Da u puntu di vista di a sopravvivenza di l'edificii, i sistemi antincendiu sò i più impurtanti. A prutezzione contr'à l'incendiu in l'edificii hè guasi universalmente alimentata è piena d'acqua pulita. Per chì i sistemi d'acqua antincendiu sianu efficaci, devenu esse affidabili, avè una pressione sufficiente è esse situati in modu convenientu in tutta a struttura. Quessi sistemi sò cuncepiti per energizassi automaticamente in casu d'incendiu.
L'edificii à alta altezza necessitanu u listessu serviziu di pressione d'acqua à i piani superiori cum'è i piani inferiori, dunque e pompe è e tubazioni à alta pressione devenu esse aduprate per fà ghjunghje l'acqua in altu. I sistemi di tubazioni sò generalmente di Classe 300 o 600, secondu l'altezza di l'edificiu. Tutti i tipi di valvole sò aduprati in queste applicazioni; tuttavia, i disinni di e valvole devenu esse appruvati da Underwriters Laboratories o Factory Mutual per u serviziu principale di u focu.

E stesse classi è tipi di valvole aduprate per e valvole di serviziu di u focu sò aduprate per a distribuzione di l'acqua potabile, ancu s'è u prucessu di appruvazione ùn hè micca cusì strettu.
I sistemi di climatizazione cummerciale chì si trovanu in e grande strutture cummerciale cum'è l'edificii d'uffiziu, l'alberghi è l'uspidali sò generalmente centralizzati. Anu una grande unità di raffreddamentu o una caldaia per raffreddà o riscaldà u fluidu utilizatu per trasferisce u fretu o l'alta temperatura. Sti sistemi spessu devenu trattà refrigeranti cum'è R-134a, un idrofluorocarburu, o in u casu di i principali sistemi di riscaldamentu, vapore. Per via di a dimensione compatta di e valvole à farfalla è à sfera, sti tipi sò diventati populari in i sistemi di raffreddamentu HVAC.

Da u latu di u vapore, alcune valvole à quartu di giru anu fattu progressi in l'usu, eppuru parechji ingegneri idraulici si basanu sempre nantu à e valvole à saracinesca lineari è à globu, in particulare se e tubazioni richiedenu estremità à saldatura di testa. Per queste applicazioni moderate à vapore, l'acciaiu hà rimpiazzatu a ghisa per via di a saldabilità di l'acciaiu.

Certi sistemi di riscaldamentu utilizanu acqua calda invece di vapore cum'è fluidu di trasferimentu. Quessi sistemi sò ben serviti da valvole di bronzu o di ferru. E valvole à sfera è à farfalla cù sede elastica à quartu di giru sò assai populari, ancu s'è certi disinni lineari sò sempre utilizati.

CONCLUSIONE
Ancu s'è l'evidenza di l'applicazioni di e valvole citate in questu articulu ùn pò micca esse visibile durante un viaghju à Starbucks o à a casa di a minnanna, alcune valvole assai impurtanti sò sempre vicine. Ci sò ancu valvole in u mutore di a vittura aduprate per ghjunghje à quelli lochi cum'è quelle in u carburatore chì cuntrolanu u flussu di carburante in u mutore è quelle in u mutore chì cuntrolanu u flussu di benzina in i pistoni è fora di novu. È s'è quelle valvole ùn sò micca abbastanza vicine à a nostra vita di tutti i ghjorni, cunsiderate a realità chì i nostri cori battenu regularmente per mezu di quattru dispositivi vitali di cuntrollu di u flussu.

Questu hè solu un altru esempiu di a realità chì: e valvole sò veramente in ogni locu. VM
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GREG JOHNSON hè presidente di United Valve (www.unitedvalve.com) in Houston. Hè un editore cuntributore à VALVE Magazine, anzianu presidente di u Valve Repair Council è un attuale membru di u cunsigliu di VRC. Face ancu parte di u Cumitatu di Formazione è Formazione di VMA, hè vicepresidente di u Cumitatu di Comunicazione di VMA è hè anzianu presidente di a Manufacturers Standardization Society.