Portata scarico impianto complesso

Riguarda gli impianti meccanici (aeraulici, termici, antincendio, ...)

Moderatore: Ugo Fonzar

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pitob
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Portata scarico impianto complesso

Messaggio da pitob » gio ott 20, 2016 12:53 pm

Salve a tutti! Sono fresco di iscrizione ma seguo spesso questo forum che trovo molto bene argomentato; ho dovuto iscrivermi per un problema con PED/DM 329, di cui sono un novizio, e spero di aver postato nella sezione giusta (non penso sia in realtà una e propria questione di PED):
mi è stata chiesta la verifica dell'adeguatezza degli orifizi di alcune valvole di sicurezza. Tralasciando pressioni e numeri vari (cerco solo un consiglio/indicazione, non una soluzione pronta), l'impianto produce aria compressa a servizio di un complesso industriale ed è composto da una serie di serbatoi (almeno 5), e compressori (anche qui più di 5) tutti collegati in modo da poter servire il complesso anche con diversi compressori fuori uso.
Il problema è questo: come valuto la massima portata di scarico che dovrebbe smaltire la singola valvola di sicurezza? Devo considerare il caso peggiore, con tutti e 5 i compressori in funzione e verificare l'orifizio di tutte le valvole? Avete dei riferimenti normativi su come valutare le portate da scaricare in impianti complessi?
A disposizione per ulteriori specifiche

scananza
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Re: Portata scarico impianto complesso

Messaggio da scananza » ven ott 21, 2016 8:48 pm

Ciao,
in questi casi è comodo installare una o più PSV a monte delle attrezzature da proteggere (ad esempio sul collettore di mandata dei compressori), piuttosto che una singola PSV per serbatoio che, come dici correttamente, dovrebbe essere dimensionata per la somma dei compressori. Questo vale, ovviamente, se non è presente la possibilità dell'incendio esterno.

Lorenzo

gibbosky
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Re: Portata scarico impianto complesso

Messaggio da gibbosky » dom ott 23, 2016 9:15 am

Buongiorno,
non posso darti la soluzione, ma non sapendo quanto tu sia avvezzo allo gioco con dispositivi di sicurezza (in generale) non solo dei compressori, mi preme farti focalizzare alcuni aspetti che a mio avviso devi sempre tener presente.

Intanto stai proteggendo o devi proteggerti, hai chiaro da cosa?

Il fluido in questo caso è aria, per cui ti stai proteggendo da una esplosione fisica derivante da una rottura catastrofica di uno o più serbatoi alimentati.

Le conseguenze sarebbero eventualmente danni in un raggio di azione che potrai ed a mio avviso dovrai trovare (applicando dei modelli...ad esempio sotto alcune ipotesi con Brode piuttosto che con Baker) dovuti ad onda d'urto e proiezione di frammenti, ma questo è un film che approfondirai te se ne avrai voglia.

Appurato che ti stai proteggendo solo da quanto sopra, andiamo a cercare di capire cosa ti serve per stabilire la portata di sfiato della valvola per farti stare tranquillo.

Intanto, cosa numero 1: la valvola che dovrai domandare al fornitore deve essere una valvola di sicurezza, dato che il fluido in gioco è aria (cioè un gas).

Prima di addentrarti in una scelta della valvola devi assolutamente conoscere alcune definizioni, che ti invito a studiare, capire e fare definitivamente tue.

MASSIMA PRESSIONE OPERATIVA: cioè la massima pressione che un recipiente in condizioni operative ordinarie può raggiungere.
MASSIMA PRESSIONE AMMISSIBILE: massima pressione ammissibile all'interno dell'apparecchiatura, oltre la quale l'apparecchiatura non garantisce più la tenuta e c'è rischio di collasso. (MAWP)
PRESSIONE DI PROGETTO: è la pressione che si utilizza per la progettazione del dispositivo. Ovviamente è quella che garantisce un certo margine di sicurezza. Si introducono coefficienti tali che se anche la pressione, va oltre quella di progetto, il recipiente per un certo range non esplode.
PRESSIONE DI SCATTO: è la pressione alla quale il dispositivo deve intervenire. Deve aprire e consentire lo sfiato dal recipiente stesso.
ACCUMULO: E' il delta P oltre la MAWP si definisce accumulo.
SOVRAPPRESSIONE: E' il delta P oltre la pressione di scatto.

Queste cose le devi conoscere perfettamente per poi andare avanti.

A questo punto devi chiederti un'altra cosa fondamentale, dove sfiata la mia bella valvola quando sono in condizioni di emergenza nei miei serbatoi?
In atmosfera (il fluido è aria ...quindi potrebbe essere presumibile) ma in atmosfera dove?
Facciamo eventualmente sfiatare una lama d'aria a 12 bar in faccia al primo che passa nelle vicinanze della valvola di sicurezza?

Chieditelo, perché sulla base della risposta che ti darai, dovrai tenere bene in conto un altro parametro fondamentale per la scelta di una valvola, la CONTROPRESSIONE.

Ora immagino tu conosca le classiche tipologie di valvole esistenti, se non le conosci te le rinfresco:

- CONVENZIONALI
- BILANCIATE
- A COMANDO PILOTA

Ti chiederei, prima di addentrarti in una scelta, di comprendere il comportamento di ognuna di tali tipologie (cosa che non farò qua altrimenti diventa più lunga di quella che è già).

Guardati ovviamente come sono realizzate (partendo dalle più semplici convenzionali) perché da questo capirai e arriverai alla giusta scelta della tua valvola (la sezione di sfiato è la parte finale, complessa si ma manco tanto).

Una banalissima valvola convenzionale (a farla brevissima) ha una sezione di ingresso che guarda verso il recipiente da proteggere ed una sezione di sfiato che guarda ovviamente verso l'esterno del recipiente.

Quasi sempre ci sono delle tubazioni (che introducono perdite di carico) a valle dello sfiato, che appunto guidano il fluido nel posto di rilascio stabilito per la sicurezza.

La pressione immediatamente a valle della valvola, sarà data quindi dalla pressione che esiste alla fine del circuito, a cui si devono sommare tutte le perdite di carico generate nelle tubazioni, dal moto del fluido che sta sfiatando dalla valvola !

Ciò vuol dire che se non ci sono altri apparecchi avrai sulla sezione di uscita la pressione atmosferica più le perdite di carico delle tubazioni che definiscono la contropressione.

Perché ti serve conoscere la contropressione?
Semplicemente perché nella scelta della tua valvola (a prescindere dalla sezione di sfiato) devi stabilire se sei con un valore della contropressione al di sotto del 10% della pressione di scatto, oltre la quale invece di una CONVENZIONALE dovrai almeno orientarti su una Bilanciata.

Ti ripeto...sono cose che devi sapere quando devi scegliere per proteggere !

Andiamo ora alla parte finale (ovviamente ci sarebbe un sacco di altro da dire...ma che eventualmente approfondirai da solo) ed a cercare di comprendere con che sezione di sfiato scegliere la valvola.

1) siamo in efflusso CRITICO ?
Questa condizione dipende praticamente dal K del fluido e dalle condizioni di pressione all'interno del recipiente da proteggere, nel tuo caso mi sento di dire che al 99,9% sei in condizioni di efflusso sonico (critico) ...banalmente quando la P2 = 0,5 P1 si è in questa condizione anche senza utilizzare la relazione per darne evidenza.

2) Sezione di sfiato.

A= (13160*W/C*P1*Kd*Kc*Kb) * Rad Quad ( T*Z/M)

W= portata in massa
C= coefficiente funzione del rapporto dei calori specifici del gas (aria nel tuo gaso) si trova attraverso un grafico che troverai e studierai se lo vorrai.
P1= pressione di scatto + accumulo
Kb= fattore di correzione per contropressione (nel tuo caso ritengo possa essere pari ad 1 se come immagino puoi scegliere una convenzionale).
Kc= coefficiente di correzione nel caso utilizzassi un disco di rottura (0,9) senza disco 1 anche lui.
Kd= coefficiente di efflusso (chiedilo al costruttore) in genere 0,975 con o senza disco di rottura.

Sotto la radice quadrata abbiamo:

T= temperatura del fluido
Z= coefficiente di comprimibilità del fluido
M= peso molecolare del fluido.

Spero di esserti stato di aiuto, ma ricorda...a mio avviso il dimensionamento della sezione di sfiato è solo la parte finale di un ragionamento abbastanza lungo e complesso da fare sulla parte di impianto da proteggere.

P.S.

Mi piacerebbe che Scananza approfondisse, non ho ben compreso il tipo di intervento da lui suggerito.

Ciao

Gibbosky

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Re: Portata scarico impianto complesso

Messaggio da gibbosky » dom ott 23, 2016 9:23 am

Dimenticavo... una volta che hai la sezione di sfiato...applicando banalmente uno dei modelli per determinare la portata di un efflusso gassoso da un foro (tenendo conto che siamo in condizioni soniche) e utilizzando il giusto CD ed il gioco è fatto.

In definitiva non era la sezione che ti chiedevano...ma la portata.

Ciao

Gibbosky

pitob
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Re: Portata scarico impianto complesso

Messaggio da pitob » lun ott 24, 2016 8:49 am

Non posso che dire un enorme grazie per le spiegazioni dettagliatissime, che finalmente hanno chiarito molte incertezze :D ed ora son già che guardo baker e brode, ed approfitto per chiedere il titolo di qualche buon libro/manuale che tratti questo argomento nello specifico)

gibbosky
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Re: Portata scarico impianto complesso

Messaggio da gibbosky » lun ott 24, 2016 3:35 pm

Ciao Pitob,
Non posso che dire un enorme grazie per le spiegazioni dettagliatissime, che finalmente hanno chiarito molte incertezze :D ed ora son già che guardo baker e brode, ed approfitto per chiedere il titolo di qualche buon libro/manuale che tratti questo argomento nello specifico)
Mi fa piacere esserti stato utile.
Faccio presente però che Brode o Baker che sia, sono dei modelli in grado di farti calcolare il picco di sovrappressione ad una determinata distanza, dovuto all'onda d'urto che deriva da una esplosione fisica (ormai sai cosa intendo con questo termine).
I modelli, pur non essendo nulla di trascendentale prevedono un minimo di dimestichezza con alcuni grafici in cui si devono introdurre grandezze scalate... e conoscenza di che tipo di grafico utilizzare a secondo delle situazioni.

Io non sono troppo fresco di questa roba, ma la sapevo applicare bene.

Tuttavia per ora non ti è richiesto di stabilire l'eventuale danno subito da cose o persone ad una certa distanza per un picco di sovrappresione, per cui concentrati sul determinare la portata di scarico della valvola... poi approfondisci.

Soprattutto, comprendi bene i funzionamenti delle varie valvole, cala ogni considerazione sul tuo impianto...

Ciao

Gibbosky

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Re: Portata scarico impianto complesso

Messaggio da gibbosky » mar ott 25, 2016 8:00 am

Dimenticavo...
Tieni sempre presente che hai a che fare con l'aria...per tua fortuna è un fluido tranquillo.
Per cui tirando giù una hazop di impianto...vedrai che la situazione sarà tranquilla...

Tuttavia se hai necessità, io posso darti il libro in italiano del professore con cui feci l'esame di sicurezza degli impianti chimici... che proprio l'ultimo in materia non è ;)

P.S.

Fermo restando sempre l'autorevole Marzio Marigo ...in particolare quando i fluidi in gioco diventano diversi dalla tranquilla aria.

Ciao

Gibbosky

pitob
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Re: Portata scarico impianto complesso

Messaggio da pitob » ven ott 28, 2016 4:24 pm

Ora che ho un attimo libero approfitto con 2 domande/considerazioni:

1) semplicissima, per gibbosky: sapresti darmi titolo/autore del libro (prevedendo di dovermi occupare di ped a lungo termine opterei direttamente per acquistarlo se esiste ancora)

2) per la prima risposta, di scananza: ritengo anche io la tua, la soluzione più semplice, ma mi hanno chiesto intanto di verificare l'adeguatezza della situazione attuale, e poi eventualmente di elaborare modifiche da adottare anche per semplificare la gestione dell'impianto. A tal proposito chiedo: c'è una norma che mi dice quanti livelli/dotazioni di sicurezza devo adottare per affermare che il mio impianto (in questo caso di aria compressa, ma vorrei generalizzare il ragionamento) è sicuro; ad esempio, riferendomi al mio caso, ho un impianto relativamente complesso ed esteso. Se una valvola di sicurezza si bloccasse? devo prevedere un secondo intervento (tipo disco di rottura)? C'è qualche disposizione che mi prescrive le protezioni sufficienti da predisporre?

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Re: Portata scarico impianto complesso

Messaggio da gibbosky » sab ott 29, 2016 12:02 pm

Ciao PItob,
ti rispondo alla mia, dicendoti che se è un libro sulla PED non è quello che ti ho consigliato io che ti serve.

Per quanto concerne la normativa di riferimento, una volta stabilite le condizioni di funzionamento e gli scenari possibili sicuramente le indicazioni che chiedi le hai dalle ASME.

Ora non è propriamente il mio lavoro, ma ritengo che la PED possa supplire le ASME, o comunque non credo che se ti attieni alle ASME nessuna ASL possa obiettare.

Però senti chi è più esperto di me.

Alla base di tutto però, ricorda, c'è la perfetta conoscenza dello scenario possibile e la protezione che devi raggiungere.

Ciao

Gibbosky

Ugo Fonzar
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Re: Portata scarico impianto complesso

Messaggio da Ugo Fonzar » sab ott 29, 2016 11:40 pm

l'ispesl faceva una volta raccolte
tipo questa http://biblus.acca.it/raccolta-r-aggior ... -impianti/
per gli impianti di riscaldamento
forse c'è una anche per gli impianti (recipienti) in pressione

ma se passa qualche esperto magari ci dice esattamente che fare
ing. Ugo Fonzar - Aquileia (UD)
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