Come calcolare la contropressione sviluppata nelle tubazioni di scarico delle valvole di sicurezza

Quale contropressione sviluppata stai effettivamente calcolando?

Prima di calcolare l'attrito nella tubazione, identificare quale grandezza di pressione lato uscita si sta considerando e quando tale pressione esiste.

Contropressione sviluppata, sovrapposta e totale sono grandezze diverse

Il manuale di ingegneria di LESER utilizza la relazione Contropressione = accumulata + sovrapposta come punto di partenza concettuale. Distingue inoltre una linea di uscita a cielo aperto, dove il flusso di scarico genera contropressione accumulata, da un sistema chiuso di blowdown/scarico in cui può esistere una pressione sovrapposta prima che la valvola in oggetto si apra. LESER, Installazione e progettazione dell'impianto.

Questo diventa particolarmente importante in un collettore comune. Un calcolo della perdita di carico del ramo può essere corretto ma incompleto se l'ingegnere considera la pressione del collettore pari a zero o atmosferica quando un'altra sorgente ha già pressurizzato il collettore.

Definire il punto di riferimento prima di eseguire i calcoli idraulici

Nel percorso di calcolo della linea di uscita basato sulla ISO 4126-9 riprodotto nel manuale LESER:

• P_b è la pressione all'uscita della valvola di sicurezza durante lo scarico;
• P_u è la pressione all'estremità a valle del percorso di scarico calcolato e, nella formulazione LESER, rappresenta la pressione a valle sovrapposta, spesso atmosferica;
• P_b − P_u è l'aumento di pressione generato attraverso il percorso a valle definito in quel modello.

Senza quella definizione al contorno, un risultato di caduta di pressione può essere numericamente corretto pur rispondendo alla domanda ingegneristica sbagliata.

Definire il confine di calcolo della tubazione di scarico e gli input richiesti

Un calcolo della contropressione accumulata richiede un confine fisico. Tracciare il percorso di scarico dall'uscita della valvola di sicurezza a un punto a valle in cui la pressione è nota, può essere limitata in modo conservativo o è determinata da un calcolo idraulico a livello di sistema.

La destinazione può essere l'atmosfera, un ricevitore chiuso, un sistema di sfiato, un collettore di flare/sfioro o un altro sistema di contenimento. Ciò che conta è la pressione alla fine del calcolo, come viene stabilita tale pressione e se cambia quando operano altre fonti di sfioro.

Partire dallo scenario di sfioro definito

La portata di sfioro di processo richiesta non è automaticamente la portata di calcolo corretta della tubazione di scarico per ogni dispositivo di protezione dalla sovrapressione e caratteristica di funzionamento.

Il manuale di ingegneria di Emerson, riassumendo la pratica API 521, osserva che i calcoli delle perdite di carico della linea di uscita possono utilizzare capacità nominale per alcune PRV dirette a molla mentre una base di capacità richiesta può essere appropriata per design pilotati modulanti. La decisione importante non è quindi “usare sempre la portata richiesta” o “usare sempre la portata nominale”, ma identificare la base di portata richiesta dal metodo di riferimento e il comportamento operativo effettivo della valvola. Manuale di ingegneria delle PRV Emerson.

Se il carico di sfioro richiesto non è ancora stato stabilito, si tratta di un'attività di dimensionamento a monte. Vedere la Guida al dimensionamento delle valvole di sicurezza; questo articolo tratta la base di portata in uscita applicabile come un dato di input anziché ricalcolare l'intero scenario di sovrapressione.

Raccogliere i dati del fluido e delle condizioni di scarico

Il pacchetto di calcolo deve identificare, ove applicabile:

• se lo scarico è monofase liquido, gas/vapore, vapore o potenzialmente bifase;
• pressione e temperatura di scarico;
• proprietà del fluido richieste dal metodo idraulico selezionato;
• la base di portata di scarico richiesta, nominale o altrimenti applicabile;
• dati dell'area di efflusso della valvola di sicurezza e del coefficiente di scarico quando il metodo selezionato li utilizza;
• eventuale flashing, condensazione, reazione o variazione di composizione a valle che potrebbe invalidare il modello di fluido assunto.

Utilizzare proprietà corrispondenti alle condizioni di sfioro e al metodo selezionato, anziché sostituire dati di esercizio normale non correlati solo perché tali valori sono già disponibili su una scheda di processo.

Mappare il percorso di scarico effettivo

Registrare il percorso idraulico, non solo la dimensione nominale dell'uscita:

• diametri interni effettivi delle tubazioni e dati di schedule/rugosità ove richiesti;
• lunghezze rettilinee;
• curve e raccordi;
• valvole o restrizioni;
• riduttori e ampliatori;
• silenziatori, rompifiamma, dischi di rottura, separatori o altre apparecchiature a valle, se presenti;
• variazioni di quota ove il metodo le richiede;
• geometria delle diramazioni e del collettore per i sistemi di smaltimento comuni.

Un calcolo basato solo sulla lunghezza del tubo rettilineo non rappresenterà un percorso installato contenente una resistenza locale significativa. Le questioni di installazione meccanica al di fuori di questo compito idraulico appartengono a Guida all'installazione delle valvole di sicurezza.

Definire il confine di pressione a valle

Infine, definire P_u, o la pressione a valle equivalente utilizzata dal metodo selezionato.

Per uno scarico in atmosfera, la condizione terminale differisce da quella di una valvola collegata a un collettore chiuso in pressione. In un collettore condiviso, il confine può dipendere da altre sorgenti in sfioro, dall'idraulica del sistema di flare, dalle condizioni di spurgo/blanketing, dalla pressione del ricevitore o dallo specifico caso di sfioro simultaneo in esame.

Prima di procedere, la base di calcolo dovrebbe rispondere a quattro domande: Quale portata viene scaricata? Quale stato/modello del fluido viene utilizzato? Quale percorso fisico è incluso? Quale pressione esiste alla fine di tale percorso per il caso credibile?

Come calcolare la contropressione accumulata per un caso di sfioro di liquido

Per un caso definito liquido monofase caso, il manuale di ingegneria LESER riproduce la relazione della linea di uscita secondo ISO 4126-9 tra la resistenza del sistema di scarico e la pressione all'uscita della valvola. È un metodo basato su norme per un modello di calcolo definito, non una formula universale per ogni sistema di sfioro per liquidi. Manuale di ingegneria LESER, Installazione e progettazione dell'impianto.

Per questa relazione mostrata, P₀, P_b e P_u sono pressioni assolute e devono utilizzare una base di pressione coerente. LESER identifica P_u come la pressione all'estremità del tubo (contropressione sovrapposta, spesso atmosferica), mentre P_b è la contropressione all'uscita della valvola durante lo scarico. La differenza P_b − P_u è quindi la pressione accumulata generata lungo il percorso di uscita definito in questo modello.

dove:

• P₀ = pressione di scarico, assoluta;
• P_b = pressione/contropressione all'uscita della valvola durante lo scarico, assoluta;
• P_u = pressione all'estremità del percorso di scarico calcolato, assoluta;
• A = area di passaggio della valvola di sicurezza;
• A_A = area di passaggio del tubo di uscita;
• K_dr = coefficiente di scarico certificato ridotto utilizzato dal metodo;
• ζ_A = coefficiente di perdita di carico della tubazione di scarico inclusi gomiti, silenziatore o altri raccordi rappresentati dal metodo.

Il valore della relazione non sta nel fatto che crea una scorciatoia in una riga. Impone al calcolo di collegare la geometria di flusso della valvola, la geometria della tubazione di uscita, la resistenza a valle, la pressione di scarico e il limite di pressione a valle definito.

Stabilire la base di calcolo per il flusso di liquido

Verificare innanzitutto che il servizio possa essere legittimamente trattato come liquido monofase per il metodo selezionato.

ISO 4126-10:2024 è la norma ISO pubblicata attualmente in vigore che tratta specificamente il dimensionamento bifase gas/liquido. Essa rileva inoltre che i calcoli di pressione all'interno di tale documento utilizzano la pressione assoluta. Se nella valvola di sicurezza o nel sistema di uscita collegato è credibile una significativa vaporizzazione flash o un flusso bifase, non forzare il problema attraverso la relazione monofase per liquidi semplicemente scegliendo una densità diversa. ISO 4126-10:2024.

Calcolare la resistenza del tratto rettilineo e le resistenze localizzate

La resistenza allo scarico rappresentata da ζ_A può includere la resistenza distribuita della tubazione e le perdite localizzate dei componenti.

quando tale rappresentazione è coerente con il metodo idraulico selezionato.

• λL/D rappresenta la resistenza del tratto rettilineo;
• Σζ_i rappresenta la resistenza localizzata di raccordi e componenti.

Utilizzare un'unica rappresentazione della resistenza internamente coerente. Se un gomito è già convertito in lunghezza equivalente di tubo, aggiungere nuovamente lo stesso coefficiente di perdita localizzata completo comporterebbe un doppio conteggio di tale resistenza.

Includere gli effetti del carico statico ove applicabile

Il dislivello è un contributo al bilancio di pressione, non un termine di attrito. Può essere rilevante nelle tubazioni di scarico di liquidi, ma il modo in cui viene incluso dipende dal metodo di calcolo selezionato.

Non inserire un termine ρgΔz isolato in un'equazione di norma a meno che il metodo scelto e le definizioni di pressione supportino tale trattamento. Il flusso di lavoro più sicuro consiste nel mantenere attrito, perdite localizzate, dislivello e pressione a valle all'interno di un unico modello idraulico documentato.

Impostare il calcolo delle perdite di carico dall'uscita al confine

Per comodità di calcolo, definire:

La stessa relazione può quindi essere riorganizzata algebricamente:

e la componente di contropressione generata rispetto al confine a valle definito è:

P_u rimane il confine a valle/sovrapposto in questo percorso di calcolo LESER/ISO; P_b − P_u è la componente generata di contropressione.

Struttura di calcolo per liquido monofase con esempio svolto

1. Verificare che un metodo per liquidi monofase sia valido per il caso.
2. Registrare P assoluta₀ e P_u su una base di pressione coerente.
3. Registrare l'area di flusso della valvola A e l'area effettiva del tubo di scarico A_A.
4. Determinare il K applicabile_dr e la sua origine.
5. Calcolare il coefficiente di resistenza complessivo a valle ζ_A senza doppio conteggio dei raccordi.
6. Calcolare R e risolvere per la P assoluta_b.
7. Calcolare P_b − P_u come componente sovrapposto per il percorso definito.
8. Considerare P_b, l'intervallo sovrapposto e la componente sovrapposta nella verifica di accettazione specifica della valvola.

Come calcolare la contropressione sviluppata per lo scarico di gas o vapore

Lo scarico di gas e vapori richiede un trattamento di flusso comprimibile perché densità, velocità e pressione sono accoppiate attraverso il sistema a valle.

Un modello di caduta di pressione per liquidi a densità costante non è quindi automaticamente valido per lo scarico di gas o vapori da una valvola di sicurezza.

Perché gas o vapore non possono essere trattati come un liquido incomprimibile

Quando la pressione del gas diminuisce attraverso il sistema di uscita, densità e velocità cambiano insieme. I rapporti di pressione, la temperatura e le proprietà termodinamiche possono diventare importanti, e condizioni di flusso critico possono verificarsi in più di un punto nel percorso di sfioro complessivo.

La necessità di un metodo separato deriva da questo accoppiamento tra pressione, densità e velocità, non semplicemente dal fatto che un gas sia “più leggero” di un liquido.

Tenere conto della variazione di pressione, densità e condizioni di flusso

A seconda del metodo di flusso comprimibile selezionato, i dati di input rilevanti possono includere:

• pressione di sfioro e pressione a valle/sovrapposta;
• temperatura di scarico;
• rapporto dei calori specifici o altre proprietà termodinamiche richieste dal metodo;
• dati di comprimibilità/gas reale ove applicabili;
• base del flusso in uscita per il comportamento della valvola selezionata;
• area di flusso della valvola di sicurezza;
• area di flusso della tubazione di uscita;
• coefficiente di scarico applicabile;
• resistenza complessiva del piping e geometria.

Le proprietà e la base di pressione devono derivare da un unico metodo documentato per il flusso comprimibile, non da una miscela di equazioni di flusso gassoso non correlate.

Verificare se il comportamento critico o in condizioni di blocco modifica il metodo

Il manuale di ingegneria LESER, applicando il metodo della linea di uscita ISO 4126-9, include una verifica per una possibile seconda condizione di flusso critico all'estremità del tubo di uscita:

Questa relazione verifica la potenziale condizione critica all'uscita del tubo; di per sé non calcola la pressione completa all'uscita della valvola P_b. Utilizzare in modo coerente la base di pressione richiesta dal metodo selezionato, inclusa la pressione assoluta ove specificato.

Risolvere il percorso di scarico fino alla condizione a valle definita

1. Stabilire la base applicabile del flusso in uscita per la valvola e lo scenario di sfioro.
2. Definire le pressioni di sfioro e a valle sulla base richiesta dal metodo selezionato.
3. Ottenere le proprietà termodinamiche richieste da tale metodo.
4. Calcolare la resistenza attraverso il percorso di uscita effettivo.
5. Valutare qualsiasi condizione critica/choked richiesta dal metodo.
6. Risolvere la relazione del flusso comprimibile per il confine di diramazione/collettore in esame.
7. Ricalcolare dopo modifiche materiali del piping o delle condizioni al contorno.

Per una rete comprimibile complessa, un modello idraulico validato può essere più appropriato di una equazione manuale compatta. Il software non elimina la necessità di definire correttamente lo scenario di sfioro, la base del flusso in uscita, il modello del fluido e il confine a valle.

Come raccordi, dislivello e collettore chiuso o comune influenzano il calcolo

Un vero sistema di scarico di una valvola di sicurezza raramente consiste in un unico tubo diritto a diametro costante verso l'atmosfera. Il modello deve rappresentare il percorso idraulico reale mantenendo concettualmente separati la contropressione sovrapposta e quella generata.

Includere gomiti, valvole e variazioni di diametro senza doppio conteggio

Scegliere un metodo coerente per rappresentare la resistenza locale.

Se un raccordo è rappresentato tramite un coefficiente di perdita localizzata, includere tale coefficiente una sola volta. Se il metodo scelto converte il raccordo in lunghezza equivalente di tubazione, aggiungere nuovamente lo stesso contributo completo di perdita localizzata sovrastimerebbe la resistenza e quindi sovrastimerebbe la contropressione accumulata.

Trattare la quota secondo il calcolo del fluido applicabile

La quota è un contributo al bilancio di pressione, non all'attrito.

Per i sistemi liquidi, il carico idrostatico può influire in modo significativo sul bilancio di pressione. Per i sistemi gas/vapore, il trattamento appropriato dipende dal modello di flusso comprimibile e dalle proprietà selezionati.

Il contributo della quota deve quindi seguire il metodo idraulico selezionato, anziché essere aggiunto da una formula incompatibile.

Separare la pressione a valle/di collettore dalla pressione generata da questo scarico

Il manuale di Emerson rileva che i sistemi di scarico chiusi possono esporre un PRV sia alla contropressione accumulata che a quella sovrapposta e che la pressione sovrapposta può essere costante o variabile. Descrive inoltre il calcolo della pressione sovrapposta come un problema di sistema: determinare quali altri dispositivi possono essere in funzione e combinare tali portate effluenti con la geometria del sistema di smaltimento per determinare la pressione all'uscita della valvola in esame. Manuale di ingegneria delle PRV Emerson.

Verificare se altri flussi di sfioro possono modificare il confine del sistema

Per lo scenario di sfioro in esame, chiedersi:

• Più dispositivi possono scaricare durante lo stesso evento credibile?
• La loro portata combinata modifica la pressione del collettore vista da questa diramazione?
• La contropressione sovrapposta è costante, variabile o dipendente dal caso?
• Il ramo può ancora essere rappresentato da un unico confine a valle difendibile?
• Oppure il problema richiede un modello accoppiato di collettore di sfioro/sistema di smaltimento?

Quando la pressione a valle dipende in modo sostanziale da una rete di sfioro interagente, un singolo calcolo isolato della tubazione di scarico può non rappresentare più il sistema installato. L'attività più ampia relativa al sistema di sfioro/smaltimento appartiene a ZOBAI Guida ai sistemi di sfioro API 521. API descrive la Standard 521 come guida per i sistemi di sfioro e depressurizzazione nei terminali LNG, negli impianti petrolchimici, negli impianti di gas e in altre strutture di produzione petrolifera; il suo ambito non deve essere generalizzato a ogni settore. Ambito della norma API Standard 521.

Come interpretare la contropressione calcolata

Una contropressione accumulata calcolata è un risultato idraulico. Non è, di per sé, un limite ammissibile per la valvola né la prova che una particolare valvola di sicurezza sia idonea.

La contropressione accumulata calcolata non è un limite ammissibile

Il calcolo idraulico risponde alla domanda:

Quale pressione lato uscita viene generata dal percorso di scarico definito, in base alle ipotesi dichiarate di portata di scarico e condizioni al contorno?

La verifica della valvola e dell'applicazione risponde a una domanda diversa:

Questa specifica configurazione di valvola è in grado di mantenere il comportamento richiesto in termini di pressione di taratura, alzata, stabilità, comportamento di richiusura e capacità di scarico applicabile nelle condizioni di contropressione totale?

Si tratta di insiemi di evidenze diversi. LESER osserva che una contropressione accumulata eccessiva può contribuire al battito della valvola, mentre Emerson elenca tra le possibili conseguenze della contropressione variazioni della pressione di taratura, della pressione di richiusura, della stabilità dell'alzata e della capacità di scarico effettiva. Nessuna delle due fonti giustifica la sostituzione dei dati specifici della valvola con un'unica percentuale generica valida per tutte le valvole di sicurezza. Discussione LESER su contropressione e battito della valvola; Manuale di ingegneria delle PRV Emerson.

Confrontare il risultato con la valvola applicabile e con la base di progetto

Determinare quali grandezze di pressione lato uscita sono rilevanti per la valvola candidata e come il produttore le rappresenta:

• contropressione accumulata derivante dalla portata di scarico in esame;
• contropressione sovrapposta costante o variabile;
• contropressione totale durante l'evento;
• pressione lato uscita minima e massima nei casi credibili;
• qualsiasi correzione della capacità, correzione della pressione di taratura, funzione di bilanciamento, limitazione del pilota o limite di contropressione specifico della configurazione definito dal produttore.

Una valvola convenzionale a molla diretta, una valvola bilanciata a soffietto e una valvola pilotata non devono essere ridotte a un'unica tabella universale. Emerson documenta risposte e approcci di correzione differenti per i design convenzionali, bilanciati e pilotati, mentre LESER pubblica limiti e soluzioni specifici per prodotto. Utilizzare i dati esatti del candidato.

Per la decisione più ampia sulla configurazione della valvola dopo aver determinato la condizione idraulica, utilizzare la guida ZOBAI Guida alla contropressione e al soffietto.

Rivedere il dimensionamento della tubazione di scarico quando il risultato non è accettabile

Le tubazioni di scarico e la verifica della valvola costituiscono un processo ingegneristico iterativo. Se la condizione calcolata allo scarico non è accettabile, verificare innanzitutto se la resistenza a valle o la pressione di sistema possono essere ragionevolmente ridotte prima di convertire il risultato in una regola sul tipo di valvola.

I possibili punti di verifica includono:

• aumentare l'area di flusso del tubo di scarico dove tecnicamente appropriato;
• riduzione delle restrizioni superflue o delle variazioni geometriche brusche;
• semplificare il percorso;
• verifica dei raccordi ad alta perdita di carico, dei silenziatori o delle apparecchiature a valle;
• riesame delle ipotesi di scarico simultaneo e dei confini del collettore condiviso;
• rivalutazione della compatibilità dell'architettura della valvola selezionata con l'intervallo di pressione allo scarico risultante.

Dopo una modifica idraulica sostanziale, ripetere il calcolo. Se le modifiche alle tubazioni non consentono di ottenere una condizione accettabile, valutare la configurazione della valvola sulla base di evidenze esatte del produttore e del progetto, anziché di una percentuale generica di contropressione.

Quali informazioni devono confluire nella revisione tecnica o nella richiesta di offerta

Una revisione tecnica o del fornitore utile dal punto di vista ingegneristico dovrebbe identificare, ove applicabile:

• caso di sfioro determinante e capacità di scarico richiesta;
• base di calcolo della portata allo scarico e perché tale base si applica al comportamento della valvola selezionata;
• fluido e fase — liquido, gas/vapore, vapore o potenzialmente bifase;
• pressione e temperatura di scarico;
• contropressione accumulata calcolata e il metodo di calcolo utilizzato;
• intervallo di contropressione sovrapposta;
• intervallo di contropressione totale allo scarico durante i casi di sfioro credibili;
• se la pressione a valle/di collettore è fissa o variabile;
• destinazione dello scarico, disposizione del ramo e del collettore comune;
• codice/standard di progetto applicabile ed edizione;
• dati esatti della valvola/configurazione candidata, incluse le limitazioni di contropressione del produttore e la base di correzione ove pertinente.

Il calcolo idraulico prepara una domanda tecnica specifica per il prodotto. Non stabilisce un limite di modello ZOBAI né l'idoneità del prodotto che non sia stata confermata dalla documentazione di prodotto.

Quando un semplice calcolo della contropressione accumulata non è sufficiente

Il flusso di calcolo sopra descritto è volutamente circoscritto. Si applica solo finché le ipotesi alla base del modello idraulico selezionato restano difendibili.

Sfioro in flashing o bifase

I calcoli per uscita monofase non devono essere estesi al servizio in flashing o bifase gas/liquido modificando un solo valore di densità. ISO 4126-10:2024 riguarda il dimensionamento delle valvole di sicurezza e dei dischi di rottura per flusso bifase gas/liquido; anche il sistema di uscita collegato necessita di una verifica delle perdite di carico appropriata alla fase.

Se un liquido può presentare flashing significativo nella valvola o nella tubazione di uscita, se la corrente di sfioro è già bifase, o se la condensazione modifica lo stato a valle, selezionare un metodo bifase valido per lo scenario e l'intervallo di pressione effettivi.

Il metodo di progetto vincolante deve comunque essere stabilito. Il riferimento a un documento ISO non lo rende la base legale obbligatoria per ogni giurisdizione o progetto.

Dispositivi di sfioro interagenti e collettori comuni complessi

Un calcolo a livello di diramazione diventa insufficiente anche quando la sua pressione a valle è controllata da flussi di sfioro interagenti.

È opportuno passare a un'analisi più approfondita quando:

• più dispositivi di sfioro possono intervenire durante lo scenario applicabile;
• le loro portate combinate modificano in modo significativo la pressione del collettore condiviso;
• il sistema di smaltimento terminale controlla la condizione della diramazione;
• la pressione varia a sufficienza perché un confine a valle fisso non sia difendibile;
• interazioni di rete comprimibili, pressione del sistema di torcia, condensazione o altri effetti di sistema accoppiano i rami.

Casi in cui le ipotesi idrauliche non sono più difendibili

Rivalutare o passare a un metodo superiore se:

• la fase del fluido è incerta;
• sono possibili flashing o condensazione significativi;
• le proprietà termodinamiche richieste non sono disponibili;
• una condizione di flusso critico non può essere rappresentata dal modello selezionato;
• la pressione a valle/sovrapposta non può essere determinata per il caso dominante;
• la base del flusso in uscita è incerta per il comportamento della valvola selezionata;
• il risultato dipende in modo sostanziale da un'ipotesi non giustificata tecnicamente.

Le informazioni ingegneristiche mancanti devono rimanere visibili come dato irrisolto, anziché essere sostituite da un'ipotesi ottimistica solo per poter proseguire il calcolo.

Passare a un'analisi a livello di sistema più appropriata

Un calcolo della contropressione accumulata è più utile quando i suoi confini e le sue ipotesi sono espliciti. Il suo ruolo è produrre un risultato idraulico definito che possa essere trasmesso alla revisione della valvola, delle tubazioni e del progetto, non affermare che l'intero sistema di protezione dalla sovrappressione sia stato dimostrato accettabile.

Domande frequenti sulla contropressione accumulata

Qual è la differenza tra contropressione accumulata e contropressione sovrapposta?

La contropressione accumulata è generata dal flusso di scarico attraverso la valvola e le tubazioni a valle. La contropressione sovrapposta esiste all'uscita della valvola prima che la valvola in oggetto si apra, a causa della pressione di altri sistemi a valle. Durante lo scarico, la valvola può essere soggetta a entrambe le componenti contemporaneamente.

La contropressione totale è uguale alla contropressione accumulata?

No. La terminologia tecnica di LESER esprime la contropressione come combinazione delle componenti accumulata e sovrapposta. In un collettore chiuso o comune, trattare la pressione totale all'uscita come se fosse interamente accumulata può mascherare il contributo preesistente del collettore.

Le tubazioni di scarico devono essere calcolate utilizzando la portata di scarico richiesta o la capacità nominale della valvola?

Non applicare un'unica risposta a ogni valvola. Il manuale tecnico di Emerson, riassumendo la pratica API 521, rileva che la capacità nominale è utilizzata per alcune PRV ad azione diretta a molla, mentre una base di capacità richiesta può applicarsi ai design pilotati modulanti. Fissare il comportamento operativo della valvola e il metodo di riferimento prima di selezionare la base del flusso in uscita.

Posso utilizzare un’equazione per liquidi monofase nel caso di un liquido soggetto a vaporizzazione istantanea?

Non automaticamente. Se è plausibile una vaporizzazione istantanea significativa o un flusso bifase gas/liquido, le ipotesi di un modello monofase non rappresentano più correttamente il fenomeno fisico. È necessario utilizzare un metodo di calcolo bifase appropriato alle condizioni effettive di esercizio, ad esempio quello previsto dalla ISO 4126-10, ove applicabile, oppure il metodo adottato dal progetto.

Perché un collettore di scarico comune può aumentare la contropressione di una valvola di sicurezza?

Un collettore comune può esercitare una contropressione sovrapposta già prima dell’apertura della valvola considerata e sviluppare un’ulteriore pressione quando uno o più dispositivi effettuano lo scarico. Se le portate simultanee modificano in misura significativa la pressione nel collettore, la diramazione e il collettore devono essere analizzati come un sistema idraulico interagente.

Una contropressione eccessiva può rendere instabile una valvola di sicurezza?

Sì, a seconda della progettazione della valvola e delle condizioni di esercizio. La documentazione tecnica dei produttori identifica tra i possibili effetti l’instabilità dell’alzata o il battimento della valvola (chattering), le variazioni del comportamento in apertura e richiusura rispetto alle rispettive pressioni, nonché la riduzione della capacità di scarico effettiva. Il limite accettabile dipende dalla valvola specifica e dal progetto e deve quindi essere determinato sulla base dei dati del produttore relativi alla configurazione esatta e dei requisiti applicabili, anziché mediante una percentuale universale.

Quali informazioni sono necessarie per verificare la contropressione generata durante lo scarico?

Come minimo, occorre definire lo scenario di scarico, la base di calcolo della portata nel circuito di uscita, il fluido e il suo stato di fase, la pressione e la temperatura di scarico, i dati di portata della valvola richiesti dal metodo di calcolo, la geometria completa e le resistenze idrauliche del percorso di scarico, i dislivelli ove pertinenti, la condizione al contorno della pressione a valle e le eventuali portate simultanee che possono modificare la pressione in un collettore comune.

Quando è necessario passare da un semplice calcolo di diramazione a un’analisi più approfondita?

È necessario ricorrere a un’analisi più approfondita quando il comportamento delle fasi è incerto, la vaporizzazione istantanea o il flusso bifase hanno un ruolo significativo, la pressione a valle non è costante, più valvole di scarico della pressione (PRV) interagiscono attraverso un collettore comune, il comportamento in regime di flusso critico non può essere rappresentato correttamente oppure il risultato dipende in misura significativa da un’ipotesi non supportata da dati adeguati.