Valvola a sfera a sicurezza antincendio 

Che cos'è la valvola a sfera antincendio? 

Le valvole a sfera tagliafuoco sono valvole progettate per ridurre le perdite a valle e le emissioni fuggitive nel caso in cui siano esposte a incendi ad alta temperatura. Poiché la maggior parte delle valvole sono costituite da materiali non legati per la tenuta, devono mantenere la funzionalità anche a temperature elevate o guastarsi in modo prevedibile, il che differenzia le valvole a sfera tagliafuoco dagli altri tipi di valvole a sfera. Le valvole a sfera antincendio sono soggette a determinati standard di progettazione e test. Questi standard sono seguiti dai produttori di valvole a sfera antincendio per garantire che la valvola possa funzionare come richiesto. Le valvole a sfera antincendio vengono azionate manualmente con una leva o con un attuatore. L'attuatore che può essere utilizzato per le valvole a sfera antincendio è elettrico o pneumatico. Una valvola a sfera antincendio valvola a sfera deve essere in grado di mantenere la sua capacità di contenere la pressione durante e dopo una certa durata di esposizione al fuoco. Una valvola a sfera a sicurezza antincendio viene utilizzata per evitare la possibile fuoriuscita di fluidi infiammabili o pericolosi dalla valvola in caso di incendio. Se si utilizza una valvola a sfera non a sicurezza antincendio e si verifica un incendio, si verifica una perdita di fluido dallo stelo della valvola. La perdita di fluido favorisce l'incendio e lo fa crescere più di prima. Per questo motivo, è necessaria una valvola a sfera sicura contro gli incendi, in modo che non perda fluido quando è esposta al fuoco. Le valvole a sfera antincendio sono utilizzate soprattutto negli impianti di raffinazione e di lavorazione chimica per contribuire alla gestione dei fluidi infiammabili. Sicurezza antincendio produttori di valvole a sfera hanno il compito di assicurare una chiusura ermetica della valvola durante e dopo i focolai d'incendio. 

Come funziona una valvola a sfera antincendio? 

L'utilizzo di una valvola a sfera antincendio che si trova prima e dopo l'incendio consente di evitare due tipi di perdite di fluido. Le perdite possono verificarsi dallo stelo o dalla sede. Per ottenere una valvola a sfera a prova di incendio si utilizzano due metodi. Uno è l'utilizzo di un componente ignifugo e l'altro è l'utilizzo di un componente non ignifugo supportato da un design speciale che impedisce le perdite dopo la fusione del materiale. Il metodo che prevede l'uso di un componente ignifugo utilizza una sede metallica, un inserto in grafite e una guarnizione in grafite sullo stelo. In una valvola a sfera a prova di fuoco con una guarnizione sullo stelo e un inserto sulla sede, la grafite rimane anche quando la valvola è esposta al fuoco. L'altro metodo utilizza un pacco stelo termoplastico e una sede in materiale termoplastico come il PTFE. Nel design della sede, il termoplastico si scioglie in caso di alta temperatura e la tenuta della valvola è ottenuta utilizzando un corpo lavorato per fungere da tenuta secondaria. Nel pacco stelo, il materiale termoplastico di tenuta è supportato dall'uso di una guarnizione di grafite come tenuta secondaria in caso di incendio. 

Figura: Componenti della valvola a sfera antincendio.

Anche il normale funzionamento di una valvola a sfera antincendio, che apre e chiude il flusso del fluido, viene mantenuto. Il funzionamento di una valvola a sfera antincendio per consentire il flusso del fluido dipende da una sfera con un foro al centro. Per aprire una valvola a sfera antincendio, la maniglia viene ruotata di 90°.^o. Questo fa sì che la maniglia, collegata alla sfera tramite uno stelo della valvola, ruoti la sfera. Quando la sfera viene ruotata per 90^o diventa in linea con la tubazione e quindi permette il passaggio del fluido. Per chiudere la valvola a sfera antincendio, la maniglia viene ruotata di altri 90°.^o opposta alla direzione di apertura della valvola. Questo fa sì che il foro della sfera ruoti e diventi perpendicolare alla tubazione, bloccando così il flusso del fluido. 

Figura: Funzionamento di una valvola a sfera antincendio.

Tipi di valvole a sfera antincendio

Valvole a sfera antincendio forgiate 

Si tratta di una valvola a sfera antincendio prodotta con il metodo della forgiatura. Il metodo di forgiatura di una valvola a sfera antincendio prevede la modellazione di un materiale metallico in forma solida. In questo metodo, vengono utilizzati strumenti industriali e calore per imprimere una forza di compressione e piegare il materiale metallico. Gli stampi vengono utilizzati per modellare e tagliare i materiali e creare la valvola a sfera antincendio richiesta. Valvole a sfera forgiate sono vantaggiose in quanto presentano un'elevata resistenza che le rende adatte ad applicazioni ad alta temperatura e ad alta pressione. Quando si produce una valvola a sfera antincendio forgiata, la struttura dei grani si affina, aumentando la resistenza complessiva agli urti del prodotto finale. Inoltre, grazie al metodo di forgiatura, le valvole a sfera tagliafuoco prodotte hanno uno spessore ridotto che contribuisce a ridurre al minimo l'affaticamento termico quando la valvola è in funzione. 

Valvole a sfera antincendio fuse

Si tratta di valvole a sfera a sicurezza antincendio realizzate con il metodo della fusione. Il metodo di fusione utilizza il metallo fuso per formare la valvola a sfera. Il materiale metallico viene riscaldato ad alta temperatura in modo da fondere. Il materiale fuso viene versato negli stampi. Il materiale fuso viene lasciato raffreddare e solidificare, dopodiché viene espulso dallo stampo. Il metodo di colata può creare prodotti a prova di incendio valvole a sfera con modelli, forme e dimensioni complesse. Le valvole a sfera antincendio fuse sono più convenienti e rendono le valvole più economiche, in quanto riducono i costi di lavorazione, a differenza del metodo di forgiatura. 

Valvola a sfera antincendio monoblocco 

Si tratta di una valvola a sfera a sicurezza antincendio con un unico corpo in fusione. Il corpo unico in fusione contribuisce a ridurre il rischio di perdite di fluido. Le valvole a sfera tagliafuoco monoblocco sono le più economiche. Le valvole a sfera tagliafuoco monopezzo non possono essere pulite o riparate perché non possono essere aperte. Queste valvole vengono smaltite quando sviluppano un problema. 

Figura: Valvola a sfera antincendio monopezzo.

Valvola a sfera antincendio in due pezzi 

Si tratta di una valvola a sfera antincendio composta da due pezzi: un pezzo è costituito dal corpo e da un raccordo terminale e il secondo pezzo è costituito dalla guarnizione e dal secondo raccordo terminale. Una valvola a sfera antincendio in due pezzi presenta il vantaggio di poter essere aperta per la pulizia, la riparazione e l'ispezione, se necessario. Una valvola a sfera tagliafuoco in due pezzi deve essere rimossa dalla tubazione per poter separare i due pezzi per le riparazioni o la pulizia. 

Figura: Valvola a sfera antincendio a due pezzi.

Valvola a sfera antincendio a tre pezzi 

Si tratta di una valvola a sfera antincendio composta da tre pezzi, ovvero il corpo e due giunti terminali. I tre pezzi sono fissati insieme mediante bulloni e dadi. Una valvola a sfera antincendio in tre pezzi consente di rimuovere le sedi, la sfera e lo stelo dalla tubazione per l'ispezione, la pulizia o la riparazione. Le valvole a sfera tagliafuoco in tre pezzi sono molto comode per le riparazioni, ma sono più costose rispetto a quelle in un unico pezzo o in due pezzi. 

Figura: Valvola a sfera antincendio a tre pezzi.

Valvole a sfera a tre vie a sicurezza antincendio 

Si tratta di una valvola a sfera antincendio a tre vie. Una valvola a sfera antincendio a tre vie può avere una configurazione con bocche a L o a T. Il funzionamento di una valvola a sfera antincendio a tre vie si basa sulla rotazione della maniglia, che fa ruotare la sfera per allineare i fori nella sfera con le porte di ingresso e di uscita della valvola, come necessario. La configurazione a L di una valvola a sfera antincendio eroga il fluido attraverso il 90^o dalla porta di ingresso a quella di uscita. La valvola a sfera antincendio a L viene utilizzata per deviare il flusso del fluido e per applicazioni on/off. La valvola a T valvola a sfera a tre vie è utilizzato per miscelare flussi di fluido o per deviare il flusso di fluido. Quando viene utilizzata per miscelare il flusso di fluidi, due flussi provenienti dalle due porte di ingresso vengono miscelati ed escono attraverso una porta di uscita. Quando la valvola a sfera antincendio a tre vie a forma di T viene utilizzata per deviare il flusso di fluido, devia un flusso di fluido dall'ingresso per formare due flussi di fluido attraverso le due porte di uscita. 

Figura: Valvola a sfera antincendio a tre vie.

Standard di progettazione per una valvola a sfera antincendio 

Standard API 608 

Si tratta di uno standard di progettazione antincendio applicabile alle industrie chimiche e alle raffinerie.

Standard API 6D 

Si tratta di uno standard di progettazione applicabile agli impianti di gas naturale e di petrolio. 

NACE MR-0175 

Si tratta di uno standard di progettazione seguito nella costruzione di materiali per quanto riguarda l'esposizione all'idrogeno solforato, che può verificarsi naturalmente nel gas naturale e nel petrolio grezzo. 

Standard di prova per le valvole a sfera a sicurezza antincendio 

Standard di prova API 607 

È il principale standard per le prove antincendio. Questo standard illustra i parametri utilizzati nella prova e nella valutazione delle prestazioni. 

Standard di prova API 6D 

Questo standard funge da standard di prova e di progettazione. Pertanto, in alcuni documenti, è probabile che si veda "con riferimento all'API 6D" in standard di progettazione o di prova API 6D. 

Applicazioni delle valvole a sfera antincendio 

• Utilizzato in applicazioni con vapore saturo. 
• Supporti ad alta temperatura. 
• Linee di processo chimico. 
• Applicazioni con emissioni fuggitive. 
• Industrie petrolchimiche. 
• Sono utilizzati nelle industrie del petrolio e del gas. 
• Applicazioni farmaceutiche. 
• Industrie di trasformazione alimentare. 
• Industria cosmetica. 

Vantaggi delle valvole a sfera antincendio 

• Sono veloci da usare. 
• Possono essere manuali o automatici, a seconda delle preferenze dell'utente. 
• Durevole. 
• Versatili, possono essere utilizzati in diversi settori. 
• Sono a prova di incendio. 
• Alta resistenza. 
• Guarnizioni perfette. 
• Possono essere smontati e riparati facilmente. 

Svantaggi delle valvole a sfera antincendio 

• Costoso rispetto ad altre valvole a sfera. 
• Devono essere progettati e testati secondo gli standard stabiliti, altrimenti non saranno affidabili in caso di incendio. 
• Non adatto ad applicazioni di strozzatura. 

Risoluzione dei problemi delle valvole a sfera antincendio 

Perdita di fluido quando la valvola a sfera antincendio è chiusa 

• Superficie di tenuta della sfera danneggiata. Sostituire la sfera. 
• Sedile danneggiato. Sostituire il sedile. 

Funzionamento non fluido della sfera 

• Oggetti estranei tra il corpo e la sede o tra la sfera e la sede. Smontare la valvola a sfera antincendio e pulire la sfera, la sede e il corpo. 

Difficile azionare la valvola a sfera antincendio 

• Sedile danneggiato. Sostituire il sedile. 
• Temperatura o pressione interna molto elevata. Verificare che la valvola funzioni ai valori di pressione e temperatura raccomandati. 
• Oggetti estranei ostruiscono la cavità del corpo. Pulire l'interno della valvola a sfera antincendio. 

Perdita di vapore 

• I bulloni della flangia o il raccordo filettato sono allentati. Serrare i bulloni o il raccordo filettato. 
• Stelo danneggiato. Sostituire lo stelo come necessario. 

Perdita del tubo 

• Oggetti estranei nel tubo. Rimuovere i corpi estranei. 
• Filettatura del tubo danneggiata. Sostituire il tubo. 

Sintesi 

Le valvole a sfera antincendio sono valvole destinate a ridurre le perdite a valle e le emissioni fuggitive quando sono esposte a incendi ad alta temperatura. Sono progettate e testate in base a determinati standard per garantirne l'affidabilità. Alcuni degli standard seguiti nella progettazione sono API 608, API 6D e NACE MR-0175. Uno degli standard è lo standard API 607. Le valvole a sfera antincendio possono essere automatiche o manuali. Funzionano utilizzando una sfera con un foro al centro. Il fluido scorre attraverso questo foro quando la valvola viene ruotata di 90°.^o gradi. Esistono vari tipi di valvole a sfera tagliafuoco, tra cui le valvole a sfera tagliafuoco forgiate, le valvole a sfera tagliafuoco fuse, le valvole a sfera tagliafuoco a un pezzo, le valvole a sfera tagliafuoco a due pezzi, le valvole a sfera tagliafuoco a tre pezzi e le valvole a sfera tagliafuoco a tre vie. Queste valvole sono utilizzate in diverse applicazioni, come quelle petrolchimiche, chimiche, petrolifere e del gas, farmaceutiche, cosmetiche, alimentari e per le alte temperature. I vantaggi delle valvole a sfera tagliafuoco sono la rapidità di funzionamento, la protezione antincendio, l'elevata resistenza, la perfetta tenuta, la versatilità, la durata, il funzionamento manuale o automatico, la riparabilità e l'elevata resistenza.