Rubinetteria e apparecchiature per gas: varietà e aspetti da considerare nella scelta

Il gasdotto è una struttura ingegneristica, ogni elemento e componente della quale risolve un importante compito funzionale specifico ed è responsabile della sicurezza, qualità e continuità operativa della rete. Le diverse rubinetterie e apparecchiature per gas si differenziano per complessità di realizzazione, materiale di fabbricazione, destinazione e tipologia.

La rubinetteria per gasdotti – è un'ampia classe di dispositivi e apparecchi che vengono montati sui gasdotti e anche sugli apparecchi. Con il loro aiuto si realizzano l'esclusione/inclusione, il cambiamento di direzione, quantità, pressione del flusso di gas o la completa rimozione dei gas. La vasta gamma di questi componenti è classificata, grazie a ciò è possibile comprendere abbastanza facilmente la questione della classificazione della rubinetteria per gas.

Cerchiamo insieme di comprendere l'intera varietà di rubinetteria per gasdotti e le caratteristiche della sua scelta.

Scopo della rubinetteria e delle apparecchiature per gas

La rubinetteria per gas e le apparecchiature per gas sono destinate all'installazione su tubazioni utilizzate per il trasporto, la fornitura e la distribuzione del combustibile blu. Con l'aiuto di questi meccanismi si accende e si spegne l'erogazione, si varia la pressione, la quantità, la direzione del flusso di gas. La rubinetteria ha caratteristiche fondamentali come la pressione nominale (convenzionale) e il diametro nominale.

Per pressione nominale si intende la massima pressione a una temperatura di 20 °C, per la quale è garantita una lunga durata dei vari collegamenti degli elementi e dei giunti con la tubazione. Il diametro nominale (DN) – è una caratteristica utilizzata nelle reti di tubazioni come parametro comune delle parti da collegare.

Il gasdotto comprende non solo tubi, ma anche una grande quantità di rubinetteria per gas, che ne garantisce il funzionamento affidabile

La maggior parte dei tipi di rubinetteria è costituita da un dispositivo di intercettazione o da un dispositivo di regolazione. Si tratta di strutture a forma di corpo chiuso esternamente da un coperchio.

All'interno del corpo si muove un otturatore. In seguito al movimento dell'otturatore rispetto alle sue sedi, varia l'area della sezione attraverso cui passa il gas. Questo processo provoca una variazione della resistenza idraulica.

La struttura semplice, il costo accessibile e la possibilità di utilizzare le valvole a farfalla per gas in un ampio intervallo di temperature – sono questi i principali vantaggi delle valvole a farfalla per gas.

Le superfici dell'otturatore e della sede che vengono a contatto durante l'interruzione di parti del gasdotto sono chiamate superfici di tenuta. Nei dispositivi a farfalla, le superfici dell'otturatore e della sede che formano un passaggio regolabile per il trasporto del fluido di lavoro sono chiamate superfici di strozzamento.

Classificazione della rubinetteria per gasdotti

Tutte le varietà esistenti di valvole per gas, in base alla loro funzione, possono essere suddivise in:

• di intercettazione. Valvole utilizzate per l'interruzione periodica di singoli tratti del gasdotto, di strumenti e apparecchiature. A questo tipo appartengono rubinetti del gas, valvole e saracinesche;
• di sicurezza. Utilizzata per prevenire il rischio di aumento della pressione del gas oltre i limiti stabiliti. A questa categoria di valvole appartiene la valvola di sicurezza di scarico;
• di regolazione. Progettata per variare e mantenere la pressione entro limiti prestabiliti. Sono valvole a farfalla, serrande e simili;
• di non ritorno. Per impedire l'inversione del flusso del gas;
• di emergenza e di intercettazione. Per l'arresto automatico rapido del flusso di gas verso il tratto in avaria in caso di violazione del regime stabilito. A questa varietà appartiene la valvola di intercettazione di sicurezza;
• di scarico condensa. Quella che rimuove automaticamente la condensa accumulata nei condensa-collettori e nei tratti inferiori delle reti di tubazioni;
• di controllo. Determina la pressione della massa in transito, la temperatura, ecc.

In base al metodo di comando, le valvole possono essere di due tipi: comandate e automatiche. Le prime vengono azionate manualmente o tramite attuatore: pneumatico, idraulico, elettromagnetico, elettrico.

Il processo di controllo manuale comporta l'applicazione di grandi sforzi e perdita di tempo. Molto più spesso viene installato un azionamento e viene mantenuta la possibilità di controllo di emergenza in caso di guasti. La seconda invece agisce tramite dispositivi ad attivazione automatica.

La giunzione flangiata dei gasdotti viene utilizzata nelle transizioni da tratti subacquei o interrati a tratti fuori terra. Questo tipo di giunzione aiuta a contrastare la corrosione elettrochimica.

In base al metodo di collegamento, le apparecchiature e qualsiasi raccordo per sistemi di alimentazione del gas possono essere:

• flangiati – utilizzati per valvole con passaggio per il fluido superiore a 50 mm. Il collegamento ai tubi avviene mediante l'avvitamento delle flange. Il principale vantaggio di tale giunto – la possibilità di molteplici reinstallazioni, grande resistenza e affidabilità. Si può inoltre notare l'applicabilità universale. Come svantaggio viene indicata solo la grande massa e le grandi dimensioni di tali componenti;
• a manicotto – utilizzati per collegare apparecchiature con passaggio di 65 mm o inferiore. Il collegamento avviene tramite manicotti con filettatura interna. Lo svantaggio dei giunti a manicotto è che la filettatura si usura gradualmente;
• a maschio con filettatura esterna. Un dispositivo viene avvitato mediante filettatura in un altro dispositivo;
• a saldatura – sono giunti non smontabili oggi utilizzati raramente. I vantaggi di questo metodo – tenuta affidabile e minimizzazione delle operazioni di manutenzione. Tra gli svantaggi si può includere la complessità di smontaggio del giunto in caso di necessità di riparazione, quando il tratto di gasdotto viene semplicemente tagliato;
• a nipplo – il raccordo viene effettuato tramite un nipplo;
• a tirante – i raccordi vengono collegati alle flange dei tubi mediante perni con dadi, posizionati lungo la valvola;
• a raccordo – il collegamento della valvola viene effettuato tramite un raccordo, un dado a risvolto e anelli di tenuta. È un metodo di connessione affidabile con possibilità di smontaggio.

Oltre a quelli sopra elencati, esistono altri metodi di collegamento delle valvole del gas, ma non sono utilizzati così spesso.

Il filtro per gas flangiato è necessario per pulire l'ambiente gassoso da polvere e impurità, aumentando così la durata e l'affidabilità del funzionamento degli apparecchi a gas.

Inoltre, non bisogna dimenticare che la funzionalità della tubazione e l'affidabilità dell'intero sistema di distribuzione del gas dipenderanno dalla qualità del collegamento effettuato.

Simboli convenzionali della rubinetteria per gas

Le valvole utilizzate nell'industria del gas sono standardizzate. Su ogni componente è presente un codice composto da 4 parti.

Le prime 2 cifre del codice – indicano il tipo di valvola:

• 11 – rubinetti per tubazioni;
• 14,15 – valvole di arresto;
• 16 – valvole di non ritorno a sollevamento;
• 17 – valvole di sicurezza;
• 19 – valvole di non ritorno a clapet;
• 25 – valvole di regolazione;
• 30, 31 – saracinesche di arresto;
• 32 – otturatori.

Al secondo posto nel codice si trova la designazione convenzionale del materiale del corpo: acciaio al carbonio – s, acido resistente acciaio inossidabile -nzh, ghisa grigia – ch, ghisa malleabile – kch, bronzo, ottone – br, vinilplastica – vp, acciaio legato – ls, alluminio – a.

La saracinesca a gas in ghisa è molto meno soggetta a corrosione, ma è più fragile di un dispositivo simile realizzato in acciaio.

Al terzo posto nel codice si trova il numero progressivo del pezzo. Al quarto si trova la designazione del materiale di cui sono fatti gli anelli di tenuta: bronzo o ottone – b, acciaio inossidabile – nzh, gomma – r, ebanite – e, babbitt – bt, anelli di tenuta assenti – bk.

Caratteristiche della rubinetteria di intercettazione

Le valvole di intercettazione sono più frequentemente presenti nei sistemi a gas. Vengono utilizzate per la regolazione della pressione del gasdotto e funzionano secondo lo stesso principio che nei sistemi idrici. Tuttavia, ai componenti nel settore del gas vengono applicati requisiti di sicurezza più elevati.

Se la concentrazione di gas nell'aria raggiunge un valore critico, allora basta la minima scintilla e può verificarsi un vero disastro.

In base al tipo di movimento del meccanismo funzionale, le valvole di intercettazione per gasdotti si dividono nei seguenti tipi:

• rubinetto – nel rubinetto l'elemento di chiusura con corpo rotante si muove, contemporaneamente ruotando attorno al proprio asse. Rispetto alla direzione del flusso può essere posizionato in modo arbitrario;
• otturatore – in questo componente l'elemento a disco ruota attorno al proprio asse ad angolo o perpendicolarmente rispetto al flusso;
• valvola – nel componente il corpo di chiusura sullo stelo si muove in modo alternato parallelamente al flusso;
• saracinesca – in essa l'elemento di regolazione si muove perpendicolarmente al flusso.

Si può riassumere che le valvole di intercettazione comprendono dispositivi destinati alla chiusura ermetica di tratti di gasdotto. Questi dispositivi devono garantire la tenuta stagna della chiusura, la rapidità delle operazioni, una bassa resistenza idraulica e facilità di manutenzione.

Principio di funzionamento della valvola a saracinesca

Molto spesso sui gasdotti, tra i diversi tipi di valvole di intercettazione per apparecchiature a gas, si possono incontrare saracinesche. Sono proprio queste ad essere utilizzate quando è necessario interrompere il flusso di gas in gasdotti con diametri nominali da 50 mm a 2000 mm, quando la pressione di esercizio è compresa nell'intervallo 0,1–20 MPa.

Nelle valvole a saracinesca, il flusso di gas viene regolato modificando la posizione dell'otturatore rispetto alle superfici di tenuta. Lo stelo non emergente non si estrae dal coperchio durante l'apertura. Con la sua rotazione per aprire il foro, il dado di manovra si avvita su di esso sollevando o abbassando l'otturatore. In questo tipo di valvole a saracinesca, il gruppo di manovra si trova all'interno del fluido di lavoro, pertanto è più esposto agli effetti negativi della corrosione.

L'apparecchiatura con mandrino estraibile sposta il mandrino e l'otturatore ruotando il manicotto filettato, mentre la parte superiore del mandrino si estende verso l'alto. Il vantaggio di questa costruzione è l'assenza di influenza dell'ambiente esterno sul gruppo di movimento.

Le valvole a saracinesca si differenziano per il tipo di chiusura in 2 tipi. Quelle a cuneo hanno un otturatore con superfici di tenuta disposte ad un certo angolo l'una rispetto all'altra. Sono inoltre prodotte con un otturatore articolato composto da 2 dischi e un cuneo pieno. Le valvole a saracinesca parallele hanno un otturatore composto da 2 dischi, tra i quali si trova un cuneo distanziale.

Le valvole a farfalla sono spesso utilizzate grazie alla loro semplicità e affidabilità. La farfalla regola in modo fluido il flusso del gas che la attraversa.

Per gasdotti progettati per una pressione fino a 0,6 MPa si utilizzano valvole a saracinesca in ghisa grigia, per gasdotti in cui si utilizza una pressione maggiore di 0,6 MPa – in acciaio.

Ma quali vantaggi si possono notare delle valvole a saracinesca rispetto alle altre valvole di intercettazione? In posizione aperta si nota una resistenza al flusso trascurabile, inoltre non ci sono deviazioni del flusso del gas. Le valvole a saracinesca hanno una lunghezza di costruzione ridotta. Sono semplici da manutenere e consentono il movimento del gas in qualsiasi direzione.

Separatamente in questa categoria si possono distinguere le valvole a farfalla. Esse appartengono alle apparecchiature di intercettazione e regolazione, grazie alle quali si regola la portata del gas ed è anche possibile interrompere la sua erogazione nel gasdotto. Le valvole a farfalla sono costituite da un corpo, un organo di chiusura a disco e un albero di comando.

Le valvole a farfalla possono essere utilizzate in un ampio intervallo di temperature o pressioni del fluido. Hanno una costruzione semplice, massa ridotta e basso consumo di metallo. Le valvole a farfalla hanno una lunghezza di costruzione ridotta e un numero minimo di componenti. Un loro grande vantaggio – il prezzo accessibile.

La pressione nei moderni gasdotti è monitorata da numerosi sensori sensibili, che rilevano le più piccole deviazioni e trasmettono le informazioni al pannello del dispatcher.

A cosa servono i rubinetti?

Oltre ai dispositivi sopra menzionati, fanno parte delle valvole di intercettazione anche i rubinetti e le valvole, necessari per una rapida connessione/disconnessione dell'apparecchio o per la regolazione della portata del fluido di lavoro. In base alla forma dell'otturatore, questi componenti possono essere suddivisi in sferici, cilindrici e conici.

Per ottenere una maggiore tenuta nel rubinetto, tra le superfici di tenuta viene introdotto sotto pressione un grasso speciale consistente. Esso viene inserito in un canale cavo nella parte superiore e, mediante l'avvitamento di un bullone, viene spinto attraverso i canali nello spazio esistente tra l'otturatore e il corpo.

Nel corpo della valvola a sfera, l'elemento di chiusura è una sfera, e nella sfera è realizzato un foro passante il cui diametro coincide con il diametro del gasdotto.

Il tappo si solleva leggermente, lo spazio aumenta e garantisce la facilità di rotazione. La guarnizione in ottone e la valvola a sfera impediscono l'estrusione del grasso e la successiva fuoriuscita di gas.

Oltre ai rubinetti che necessitano di lubrificazione, nelle condutture del gas si utilizzano semplici rubinetti a rotazione. Essi possono essere suddivisi in a trazione, a premistoppa, autosigillanti. Possono essere installati su gasdotti aerei, gasdotti interni, su linee ausiliarie (linee di spurgo, ecc.).

Separatori di condensa e compensatori

Per raccogliere e rimuovere acqua e condensa ai livelli inferiori dei gasdotti, vengono installati collettori di condensa.

Possono avere capacità diverse: è necessaria una capacità maggiore se il gas trasportato ha un'elevata umidità, una capacità minore è adatta per il trasporto di gas secco. Inoltre, a seconda del valore della pressione del fluido di lavoro in transito, i collettori di condensa si distinguono in dispositivi per bassa, media e alta pressione.

Dispositivi a bassa pressione – sono un serbatoio, con un tubo da pollici portato sotto il tappeto a gas. Il tubo termina con un raccordo e un tappo. Attraverso di esso si rimuove la condensa, si misura la pressione, si spurga il gasdotto.

Dispositivi a media e alta pressione sono ulteriormente dotati di un altro tubo di protezione e di un rubinetto sul montante interno. Sulla parte superiore del montante è presente un foro per equalizzare la pressione del fluido di lavoro nell'involucro e nel montante. Senza il foro, la condensa sotto pressione del gas riempirebbe il montante, il che potrebbe portare alla sua rottura a temperature ridotte.

Il collettore di condensa del gas consente di rimuovere acqua e condensa dal gas che viene trasportato attraverso il sistema di gasdotti. Questo dispositivo è particolarmente rilevante nel periodo invernale.

Sotto l'azione della pressione del gas, viene effettuato il drenaggio automatico della condensa. Quando il rubinetto è chiuso, il gas contrasta la condensa e questa scivola verso il basso. Quando il rubinetto si apre, la condensa sale in superficie.

Durante l'esercizio dei gasdotti, la differenza di temperatura può raggiungere diversi gradi. Una variazione così ampia può causare tensioni di diverse decine di MPa. Pertanto, per garantire il normale funzionamento della tubazione del gas, è necessario utilizzare compensatori. Possono essere a lente, a U, a lira e così via.

Il compensatore di pressione del gas prolunga notevolmente la vita di esercizio della tubazione del gas. Ma installando un tale dispositivo, è necessario considerare la pressione nominale e massima del gas nel sistema.

I compensatori a lente e a soffietto sono più comuni. I compensatori a U e a lira sono realizzati con tubi curvi, spesso senza saldatura. Il loro principale svantaggio sono le dimensioni elevate. Sui gasdotti in zone montane e sismo-pericolose vengono installati dispositivi in tessuto gommato, in grado di assorbire deformazioni sia in direzione longitudinale che trasversale.

Rubinetteria di collegamento per gasdotti

Durante il montaggio di un gasdotto, può sorgere la necessità di collegare tubi di materiali diversi o di diametro diverso. In questo caso, viene integrato nella rete un elemento di connessione flangiata – componenti ausiliari di giunzione.

A questa categoria di raccordi appartengono adattatori flangiati, morsetti, tappi, giunti di collegamento, curve, croci, tee, in breve componenti la cui struttura non prevede un meccanismo di intercettazione e regolazione.

I raccordi di collegamento saranno necessari se si dovranno collegare tubi di materiali diversi, tratti di tubazioni di diametri differenti, nonché in corrispondenza di curve e diramazioni.

Per le diramazioni del gasdotto si utilizzano tee e curve. Vengono installati quando il tubo raggiunge un tratto di distribuzione per un centro abitato, ma tale centro non è quello finale.

Grazie ai raccordi di regolazione, la tubazione viene suddivisa e una parte del gas trasportato viene destinata al centro abitato, mentre l'altra parte prosegue oltre.

I tee in acciaio sono realizzati con diverse qualità di acciaio. Possono essere impiegati praticamente in qualsiasi ambiente di lavoro. Garantiscono un collegamento di alta qualità dei tubi e offrono una buona tenuta stagna.

StrumentiKIPiAnei sistemi di gasdotti

Oltre a tutto quanto sopra menzionato, nei sistemi di gasdotti vengono utilizzati numerosi strumenti KIPiA (strumenti di controllo e misura e automazione).

Oltre ai raccordi per gas, sui gasdotti vengono installati strumenti KIPiA. Ciò consente un monitoraggio costante dello stato delle apparecchiature e dell'andamento del processo tecnologico, nonché di individuare tempestivamente situazioni di pre-allarme e di emergenza.

I dispositivi più richiesti utilizzati nei sistemi a gas sono:

• rilevatori di gas;
• apparecchiature per l'interruzione di emergenza del gas in arrivo;
• apparecchiature per la misurazione del volume di gas transitato;
• regolatori elettronici del volume di gas transitato;
• gruppi di alimentazione autonomi;
• valvole a gas per l'automazione di vari processi e l'ottimizzazione del funzionamento dei gasdotti;
• regolatori di gas per regolare il volume del fluido che transita attraverso un determinato tratto di tubazione.

Tali dispositivi costituiscono apparecchiature ad alta tecnologia, impiegate nelle più diverse condizioni.

Caratteristiche della scelta di rubinetteria e apparecchiature

Quando si scelgono le valvole per gasdotti, è necessario prestare particolare attenzione alle proprietà chimiche e fisiche del materiale di cui sono realizzate.

I materiali più richiesti per la fabbricazione di valvole per gas sono la ghisa e l'acciaio. Ciò è dovuto ai requisiti di elevata resistenza e affidabilità. Gli elementi polimerici, che sono perfettamente adatti per le tubature dell'acqua, qui non sono applicabili, inoltre sono facilmente danneggiabili.

L'acciaio è il materiale più popolare per la fabbricazione di valvole per gas. Tale apparecchiatura ha un costo accessibile e un'elevata resistenza.

Gli specialisti sconsigliano di utilizzare su gasdotti apparecchiature con inserti di tenuta in bronzo. Ciò è dovuto al fatto che nel gas di petrolio liquefatto (GPL) è presente acido solfidrico, che può avere un effetto negativo sul bronzo e sulle leghe di rame.

Conclusioni e video utile sull'argomento

Per sapere come viene effettuata la manutenzione delle valvole di intercettazione su un gasdotto, si può consultare il seguente video:

Le caratteristiche costruttive delle valvole a cuneo e delle valvole a manicotto verranno discusse in questo video:

Tutti i gasdotti sono considerati oggetti ad alto rischio, pertanto la scelta di valvole e apparecchiature per gas deve essere presa con la massima serietà e, se necessario, consultare specialisti. Solo valvole di intercettazione per gas di alta qualità possono garantire facilità di manutenzione, rapidità di riparazione e tenuta stagna dei giunti della tubazione.

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