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Valvola di sicurezza: un dispositivo di controllo e sicurezza per caldaie e recipienti a pressione

Le valvole di sicurezza sono una disposizione o un meccanismo per rilasciare una sostanza dal sistema interessato nel caso in cui la pressione o la temperatura superino un particolare limite preimpostato. I sistemi nel contesto possono essere caldaie, caldaie a vapore, recipienti a pressione o altri sistemi correlati. Come per la disposizione meccanica, questa viene inserita nel quadro più ampio (parte della disposizione più grande) chiamata PSV o PRV che è valvole di sicurezza della pressione o limitatrici di pressione.

Questo tipo di dispositivo di sicurezza è stato in gran parte implementato per contrastare il problema dell'esplosione accidentale delle caldaie a vapore. Iniziati nel funzionamento di un digestore di vapore, c'erano molte metodologie che furono poi accolte durante la fase della rivoluzione industriale. E da allora questo meccanismo di sicurezza ha fatto molta strada e ora accoglie vari altri aspetti.

Questi aspetti come applicazioni, criteri di prestazione, gamme, standard nazionali (paesi come Stati Uniti, Unione Europea, Giappone, Corea del Sud forniscono standard diversi) ecc. riescono a differenziare o classificare questo segmento di valvole di sicurezza. Quindi, ci possono essere molti modi diversi in cui queste valvole di sicurezza si differenziano, ma una gamma comune di biforcazione è la seguente:

• COME ME
• Sollevare
• Flusso controllato
• Equilibrato
• Azionato dal potere
• Linea continua a sollevamento completo
• Sicurezza diretta caricata
• Maestro

L'American Society of Mechanical Engineers (ASME) I tap è un tipo di valvola di sicurezza che si apre rispetto a 3% e 4% di pressione (codice ASME per applicazioni con recipienti a pressione) mentre la valvola ASME VIII si apre a 10% in sovrapressione e si chiude a 7%. Le valvole di sicurezza di sollevamento vengono ulteriormente classificate come a basso sollevamento e a pieno sollevamento. Le valvole di controllo del flusso regolano la pressione o il flusso di un fluido mentre una valvola bilanciata viene utilizzata per ridurre al minimo gli effetti indotti dalla pressione sulle caratteristiche operative della valvola nel contesto.

Una valvola motorizzata è un tipo di valvola limitatrice di pressione in cui viene utilizzata anche una fonte di alimentazione esterna per scaricare la pressione. Una valvola di sicurezza proporzionale viene aperta in modo relativamente stabile rispetto all'aumento della pressione. Esistono 2 tipi di valvole di sicurezza a carico diretto, la prima a membrana e la seconda a soffietto. i diaframmi sono valvole a molla per la protezione degli effetti della membrana liquida mentre i soffietti forniscono una disposizione in cui le parti degli elementi rotanti e delle sorgenti vengono protette dagli effetti del liquido tramite soffietti.

In una valvola principale, il funzionamento e persino l'avvio è controllato dal fluido che viene scaricato tramite una valvola pilota. Venendo ora al quadro più ampio, il segmento basato sulle valvole di sicurezza a pressione viene classificato come segue:

• Valvole di pressione termica (utilizzate per fornire protezione in caso di sovrapressione se il dispositivo subisce un aumento di temperatura).
• Valvole di flusso (entrano in scena dove è necessario rilasciare rapidamente quantità maggiori di gas o liquidi per rivivere la pressione crescente).
• Valvole di intercettazione (utilizzate per chiudere una linea a base di fluidi o gas e per arrestare il flusso di materiali).

Quindi, in definitiva, valvole di sicurezza a pressione, valvole di massima pressione, valvole di massima pressione, valvole di massima pressione pilotate, valvole di sicurezza bassa pressione, valvole di sicurezza depressione ecc. completano la gamma delle misure di sicurezza nelle caldaie e relativi dispositivi.

Quale dovrebbe essere la capacità di scarico di una valvola di sicurezza?

Le valvole di sicurezza hanno diverse capacità di scarico. Queste capacità sono basate sull'area geometrica della sede del corpo a monte ea valle della valvola. Il diametro di flusso è il diametro geometrico minimo a monte ea valle della sede del corpo. 

La designazione della dimensione nominale si riferisce al diametro dell'orifizio di ingresso. La capacità di flusso teorica di una valvola di sicurezza è il flusso di massa attraverso un orifizio con la stessa area della sezione trasversale dell'area di flusso della valvola. Questa capacità non tiene conto delle perdite di flusso causate dalla valvola. Viene misurata la capacità effettiva e la capacità di flusso certificata è la capacità di flusso effettiva ridotta di 10%.

La capacità di scarico di una valvola di sicurezza dipende dalla pressione impostata e dalla posizione in un sistema. Una volta calcolata la pressione impostata, è necessario determinare la capacità di scarico. Le valvole di sicurezza possono essere sovradimensionate o sottodimensionate a seconda della portata del flusso e/o della pressione di regolazione della valvola.

L'effettiva capacità di scarico di una valvola di sicurezza dipende dal tipo di sistema di scarico utilizzato. Nel servizio liquido, le valvole di sicurezza sono generalmente automatiche e azionate direttamente dalla pressione. 

Se vuoi saperne di più sulla capacità di scarico di una valvola di sicurezza, continua a leggere questo articolo.

Cosa sono le valvole di sicurezza?

Una valvola di sicurezza viene utilizzata per proteggere dalla sovrapressione in un sistema di fluidi. Il suo design consente un sollevamento nel disco, indicando che la valvola sta per aprirsi. Quando la pressione di ingresso supera la pressione impostata, la guida si sposta in posizione aperta e il fluido fluisce verso l'uscita attraverso il tubo pilota. Quando la pressione di ingresso scende al di sotto della pressione impostata, la valvola principale si chiude e impedisce la sovrapressione. Esistono cinque criteri per selezionare una valvola di sicurezza.

Il primo e più fondamentale requisito di una valvola di sicurezza è la sua capacità di controllare in sicurezza il flusso di gas. Pertanto, la valvola deve essere in grado di controllare il flusso di gas e acqua. La valvola deve essere in grado di resistere alle alte pressioni del sistema. Questo perché il gas o il vapore proveniente dalla caldaia si condenserà e riempirà il tubo. Il vapore bagnerà quindi la sede della valvola di sicurezza.

L'altro importante requisito per le valvole di sicurezza è la loro capacità di prevenire l'accumulo di pressione. Prevengono le condizioni di sovrapressione consentendo la fuoriuscita di liquidi o gas. Le valvole di sicurezza sono utilizzate in molte applicazioni diverse. Le linee del gas e del vapore, ad esempio, possono prevenire danni catastrofici all'impianto. Sono anche conosciute come valvole di sicurezza. Durante un'emergenza, una valvola di sicurezza si aprirà automaticamente e scaricherà la pressione del gas o del liquido da un sistema pressurizzato, impedendogli di raggiungere livelli pericolosi.

Quale dovrebbe essere la capacità di scarico di una valvola di sicurezza?

La capacità di scarico di una valvola di sicurezza si basa sull'area dell'orifizio, sulla pressione impostata e sulla posizione nel sistema. La capacità di scarico di una valvola di sicurezza deve essere calcolata in base al flusso massimo attraverso le aree dell'orifizio di ingresso e di uscita. La sua dimensione nominale è spesso determinata dalle specifiche del produttore. 

La sua capacità di scarico è il flusso massimo attraverso la valvola che può scaricare, in base al flusso massimo attraverso ogni singolo percorso di flusso o percorso di flusso combinato. La pressione di mandata della valvola di sicurezza deve essere superiore alla pressione di esercizio del sistema. Come regola generale, la pressione di scarico dovrebbe essere 10% al di sopra della pressione di esercizio del sistema.

È importante scegliere la capacità di scarico di una valvola di sicurezza in base alle dimensioni delle tubazioni di ingresso e di uscita. Idealmente, la capacità di scarico dovrebbe essere uguale o superiore alla potenza massima del sistema. Anche una valvola di sicurezza deve essere installata verticalmente e in un raccordo pulito. Durante l'installazione di una valvola, è importante utilizzare una chiave adeguata per l'installazione. La tubazione di scarico deve essere inclinata verso il basso per drenare l'eventuale condensa.

La capacità di scarico di una valvola di sicurezza viene misurata in diversi modi. Il primo è la pressione di prova. Questa pressione relativa è la pressione alla quale la valvola si apre, mentre la seconda è la pressione alla quale si richiude. Entrambi sono misurati in un banco di prova in condizioni controllate. Una valvola di sicurezza con una pressione di prova di 10.000 psi è classificata a 10.000 psi (secondo ASME PTC25.3).

La capacità di scarico di una valvola di sicurezza dovrebbe essere sufficientemente grande da dissipare un grande volume di pressione. Una piccola valvola può essere adeguata per un sistema più piccolo, ma una più grande potrebbe causare un'esplosione. In un impianto di produzione su larga scala, le valvole di sicurezza sono fondamentali per la sicurezza del personale e delle attrezzature. La scelta della giusta dimensione della valvola per un particolare sistema è essenziale per la sua efficienza.

Come calcolare la capacità di scarico di una valvola di sicurezza?

Prima di utilizzare una valvola di sicurezza, è necessario conoscerne la capacità di scarico. Ecco alcuni passi da seguire per calcolare la capacità di scarico di una valvola di sicurezza.

• Procedure di prova

Per controllare la capacità di scarico di una valvola di sicurezza, la valvola di sicurezza deve essere installata nella posizione appropriata. Le sue tubazioni di ingresso e uscita devono essere pulite accuratamente prima dell'installazione. È importante evitare un uso eccessivo di nastro in PTFE e assicurarsi che l'installazione sia solida. La valvola di sicurezza non deve essere esposta a vibrazioni o sollecitazioni eccessive. Quando si monta una valvola di sicurezza, questa deve essere installata verticalmente e con la leva di prova in alto. La connessione di ingresso della valvola di sicurezza deve essere collegata al recipiente o alla tubazione con la lunghezza di tubo più corta. Non deve essere interrotto da alcuna valvola di isolamento. La perdita di carico all'ingresso di una valvola di sicurezza non deve superare 3% della pressione impostata. 

• Calcolo della capacità di scarico di una valvola di sicurezza

Il dimensionamento di una valvola di sicurezza dipende dalla quantità di fluido che deve controllare. La capacità di scarico nominale è una funzione dell'area dell'orifizio della valvola di sicurezza, della pressione impostata e della posizione nel sistema. Utilizzando le specifiche del produttore per l'area dell'orifizio e la dimensione nominale della valvola, è possibile determinare la capacità di una valvola di sicurezza. Il flusso di scarico può essere calcolato utilizzando il flusso massimo attraverso la valvola o i flussi combinati di più percorsi. Nel dimensionamento di una valvola di sicurezza è necessario considerare sia la sua capacità di scarico teorica che quella effettiva. Idealmente, la capacità di scarico sarà uguale all'area minima.

• Impostazione della pressione di esercizio massima consentita

Per determinare la corretta pressione di regolazione per una valvola di sicurezza, considerare i seguenti criteri. Deve essere inferiore al MAAP del sistema. La pressione impostata di 5% maggiore del MAAP risulterà in una sovrapressione di 10%. Se la pressione impostata è superiore alla MAAP, la valvola di sicurezza non si chiuderà. La MAAP non deve mai superare la pressione impostata. Una pressione di regolazione troppo alta comporterà uno spegnimento inadeguato dopo lo scarico. A seconda del tipo di valvola, una variazione di contropressione da 10% a 15% della pressione impostata non può essere gestita da una valvola convenzionale.