Scopri come MAWP, pressione di taratura e capacità di scarico richiesta si integrano nella selezione di una valvola di sicurezza per un recipiente in pressione, con verifiche per la richiesta di preventivo.
Selezionare una valvola di sicurezza per un recipiente in pressione non significa abbinare un singolo valore di pressione a un catalogo di valvole. Occorre rispondere a tre diverse domande di ingegneria: Quale confine di pressione protegge il recipiente? A quale pressione deve intervenire il dispositivo di sfioro? Quanta portata deve scaricare per il caso determinante?
Queste domande corrispondono a MAWP, pressione di taratura e capacità di scarico richiesta. Sono correlate, ma appartengono a parti diverse del problema della protezione contro le sovrappressioni.
Un candidato può avere una pressione di taratura adeguata e risultare comunque inadatto perché la sua capacità di scarico è insufficiente, le prove di capacità non si applicano al servizio reale, oppure le condizioni di installazione in ingresso e in uscita non sono state risolte.
Utilizzare questa sequenza per mantenere separati i controlli: base di pressione del recipiente → base della pressione di taratura → prestazione di sfioro richiesta → capacità della valvola documentata → verifiche di servizio e installazione → revisione ingegneristica/RFQ.
Questa guida si concentra su tale catena decisionale. Non sostituisce il codice di riferimento per i recipienti in pressione, l'analisi dei carichi di sfioro o il dimensionamento dettagliato delle valvole di sicurezza. Per un contesto applicativo più ampio, vedere applicazioni delle valvole di sicurezza per recipienti in pressione.
Iniziare dal recipiente: MAWP, pressione di progetto e pressione di esercizio
Il primo valore utile non è la dimensione della valvola. È la base di pressione documentata del recipiente da proteggere.
Nella terminologia dei recipienti in pressione di orientamento ASME, pressione massima ammissibile di esercizio (MAWP) è associata alla pressione massima ammissibile del recipiente completato alla temperatura coincidente applicabile. Emerson’s Pressure Relief Valve Engineering Handbook tratta MAWP, pressione di progetto e pressione di esercizio come termini ingegneristici distinti; la stessa distinzione è utilizzata qui. La pressione normale di esercizio e la pressione di progetto non devono essere sostituite alla MAWP solo perché i loro valori numerici risultano vicini.
| Termine di pressione | Ruolo principale nella decisione | Cosa non stabilisce da sola |
|---|---|---|
| Pressione operativa | Descrive dove il processo opera normalmente | Il limite di pressione ammissibile documentato del recipiente |
| Pressione di progetto | Fa parte della base di progetto del recipiente con la corrispondente temperatura di progetto | La condizione normale di esercizio o la capacità di scarico richiesta |
| PSAM | Definisce il limite di pressione ammissibile documentato del recipiente completato alla temperatura applicabile | Il carico di sfioro o la capacità richiesta della valvola |
La distinzione è importante perché il processo di selezione della valvola eredita qualsiasi errore commesso qui. Utilizzare la pressione di esercizio corrente come se fosse la MAWP può porre la successiva verifica della pressione di taratura sulla base sbagliata. Trattare la pressione di progetto e la MAWP come automaticamente intercambiabili crea lo stesso problema.
Per un recipiente in pressione esistente, partire dai dati documentati del recipiente e dalla base di progetto applicabile, non da una relazione presunta tra i tre valori.
La temperatura rientra in questa verifica. Linee guida del National Board sull'applicazione delle valvole di sicurezza collegano la valutazione della pressione di taratura alla MAWP del recipiente, evidenziando anche l'importanza delle condizioni di temperatura.
La MAWP è un dato essenziale per la protezione contro la sovrappressione, ma non prescrive indica la portata che la valvola deve scaricare. Questa questione viene affrontata successivamente.
Come la pressione di taratura si rapporta alla MAWP del recipiente
La pressione di taratura appartiene al dispositivo di protezione contro la sovrappressione; la MAWP appartiene al recipiente protetto.
Per un'applicazione con recipiente in pressione secondo ASME, i due aspetti devono essere valutati insieme. Linee guida del National Board riassume il principio generale secondo cui almeno una valvola di sfioro applicabile è tarata a una pressione pari o inferiore alla MAWP del recipiente, mentre la disposizione esatta e i limiti di pressione restano soggetti alle regole del Codice applicabile.
Questo è più utile che memorizzare una percentuale isolata da un sito web o da una vecchia scheda tecnica.
| Termine | A cosa si riferisce |
|---|---|
| Pressione di taratura | Il punto di pressione di ingresso definito associato alla caratteristica operativa specificata del dispositivo di sfioro |
| Sovrapressione | Aumento di pressione riferito alla pressione di taratura della valvola |
| Accumulo | Aumento di pressione riferito alla MAWP del recipiente |
| Pressione di sfioro | Pressione al dispositivo di sfioro nella condizione di scarico applicabile, incluso il relativo sovrapressione |
La differenza tra sovrapressione e accumulo è particolarmente importante. Non utilizzano la stessa pressione di riferimento. Se la valvola in questione è tarata alla MAWP del recipiente, i loro valori numerici possono coincidere per quel caso, ma i termini descrivono comunque relazioni di riferimento diverse.
La domanda ingegneristica più corretta non è “Quale percentuale sopra la MAWP posso utilizzare?”. È: Per il codice del recipiente applicabile, il caso di sfioro e la disposizione del dispositivo, quale base di pressione di taratura e pressione ammissibile si applica?
Attuale ASME BPVC Sezione XIII copre la protezione contro la sovrapressione per apparecchiature in pressione, inclusi i recipienti in pressione, e include i requisiti dei dispositivi di scarico della pressione, la certificazione della capacità e l'installazione nell'ambito del proprio campo di applicazione. Il codice e l'edizione adottati dal progetto devono comunque essere confermati e non presunti da un articolo. Per una panoramica più ampia delle norme, consultare la guida agli standard delle valvole di sicurezza.
Il superamento di questa verifica di taratura della pressione è necessario. Non equivale a dimostrare che la valvola possa scaricare una portata sufficiente.
Perché una corretta pressione di taratura non prova una capacità adeguata
Una valvola di sicurezza per recipienti in pressione deve superare due diverse verifiche ingegneristiche.
| Verifica | Domanda |
|---|---|
| Compatibilità della taratura della pressione | Il candidato risponde sulla corretta base di pressione per il recipiente protetto? |
| Adeguatezza della capacità | Il candidato è in grado di scaricare la portata richiesta per il servizio determinante sulla base di servizio applicabile? |
Una valvola può superare la prima verifica e non superare la seconda.
Capacità di sfioro richiesta appartiene al processo o al sistema protetto. Rappresenta ciò che deve essere scaricato per il caso di sovrapressione applicabile.
Capacità di scarico documentata o certificata appartiene al dispositivo. Rappresenta ciò che una particolare configurazione o un particolare design della valvola ha dimostrato in condizioni definite di taratura o certificazione.
Ai fini della selezione preliminare, il confronto può essere espresso come: capacità di scarico richiesta ≤ capacità della valvola documentata applicabile.
Questa disuguaglianza non costituisce una regola di accettazione completa. I due valori devono riferirsi a un fluido, a una condizione di scarico e a una base di capacità compatibili, e le verifiche sul sistema installato discusse più avanti devono comunque essere risolte.
Il Risorsa di certificazione National Board NB-18 è utile in questo caso perché tratta i tipi di dispositivo certificati e le informazioni sulla capacità di scarico certificata come evidenza del dispositivo, non come sostituto della progettazione applicativa.
Il Prefazione NB-18 spiega inoltre che i valori nominali di capacità elencati derivano da prove del tipo di dispositivo pertinente in condizioni definite e che le condizioni di installazione e di esercizio devono comunque essere considerate nella selezione di un dispositivo per il servizio.
La dimensione della connessione non è evidenza di capacità
Una dimensione nominale di ingresso indica come la valvola si collega meccanicamente. Di per sé non indica la capacità di scarico dello specifico design della valvola.
La sequenza corretta è prima il servizio richiesto → poi il requisito di capacità → quindi l'evidenza del candidato/dispositivo → infine la verifica della connessione e dell'installazione.
Se la pressione di taratura è corretta ma la capacità applicabile non è stata dimostrata, la decisione di selezione della valvola rimane incompleta.
Come si determina la capacità di scarico richiesta per il servizio del recipiente
La capacità di scarico richiesta non deriva dalla MAWP, dalla dimensione del bocchello del recipiente o dalla dimensione della valvola di sicurezza esistente. Deriva da condizione di sfioro.
Procedere secondo questo ordine:
-
Definire lo scenario di sfioro determinante. Determinare quale condizione credibile genera il requisito di sovrapressione per il recipiente protetto. Scenari diversi possono generare carichi di sfioro diversi, quindi due recipienti con la stessa MAWP non richiedono necessariamente la stessa capacità di scarico.
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Determinare il carico di scarico richiesto. Una volta identificato lo scenario applicabile, determinare la portata da scaricare per quel caso. Questo è il requisito lato sistema che la valvola deve infine soddisfare.
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Definire il fluido e lo stato di scarico. Servizio con gas o vapore, vapore acqueo, liquido e bifase non utilizzano automaticamente la stessa base di dimensionamento. La composizione del fluido e la fase appartengono quindi alla base di calcolo.
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Definire le condizioni di scarico. La pressione di scarico, la temperatura di scarico e i dati sulle proprietà fisiche richiesti dal metodo di dimensionamento selezionato devono essere definiti prima che l'area di scarico richiesta o la capacità candidata possano essere valutate in modo significativo.
-
Dimensionare in base al requisito stabilito. Solo dopo che sono note le condizioni di esercizio e di scarico, la procedura di dimensionamento applicabile può determinare l'area di flusso richiesta e supportare il confronto con la capacità del candidato.
Dove si applica la guida API per l'industria di processo, API 521 tratta i sistemi di scarico e depressurizzazione e l'analisi degli scenari di sovrapressione negli impianti rientranti nel suo ambito definito. Non deve essere considerata un codice universale per recipienti al di fuori di tale ambito.
API 520 Parte I è una norma di dimensionamento e selezione per dispositivi di scarico della pressione nell'ambito definito delle raffinerie e delle industrie correlate. Questa guida si ferma prima delle equazioni dettagliate, dei coefficienti, dei calcoli dell'area effettiva e della selezione finale dell'orifizio.
Per il livello di lavoro successivo, utilizzare la guida al dimensionamento delle valvole di sicurezza.
La MAWP definisce un confine di pressione. Il caso di sfioro determinante stabilisce un requisito di portata. Sono due risultati ingegneristici diversi.
Verificare le condizioni installate prima di accettare la corrispondenza della capacità
Anche quando la capacità documentata del candidato è superiore alla capacità richiesta, la verifica non è conclusa. La prova della capacità deve applicarsi al servizio effettivo e al sistema installato.
Fase del fluido e condizioni di scarico
Verificare innanzitutto che la base della capacità sia compatibile con il fluido effettivo, la fase, la pressione di sfioro e la temperatura di sfioro.
Un valore di capacità derivato o certificato in una determinata condizione non deve essere trasferito a un altro servizio senza la base ingegneristica applicabile. Questo è uno dei motivi per cui una riga della scheda tecnica che riporta la “capacità” non deve mai essere separata dalle condizioni in cui tale valore si applica.
Condizioni lato ingresso
Una valvola di sicurezza non funziona indipendentemente dalle tubazioni tra il recipiente protetto e il suo ingresso.
Le perdite di carico e la geometria del sistema di ingresso possono influenzare il comportamento del dispositivo, pertanto devono essere valutate in base alla base di progetto e di installazione applicabile. Questa guida non fornisce intenzionalmente una percentuale universale ammissibile di perdita di carico all'ingresso.
Dove si applica il suo ambito, API 520 Parte II tratta l'installazione dei dispositivi di protezione contro la sovrapressione come un argomento ingegneristico separato.
Contropressione allo scarico e condizioni di scarico
Terminologia tecnica delle valvole di sicurezza e sfioro di Emerson distingue contropressione sovrapposta, che è presente all'uscita della valvola prima o nel momento in cui il dispositivo è chiamato a intervenire, da contropressione accumulata, che si sviluppa a causa del flusso attraverso il sistema di scarico dopo l'apertura della valvola.
Tali condizioni possono influenzare il comportamento del dispositivo e l'applicabilità dei dati di capacità. Separatamente, il National Board NB-18 Foreword note che le capacità nominali stabilite in condizioni di prova con scarico in atmosfera possono non rimanere valide in presenza di contropressione allo scarico.
La domanda di selezione non è semplicemente “Il valore di capacità supera la portata richiesta?”. È: Tale evidenza di capacità si applica a questo fluido, a questa condizione di sfioro e a questo sistema installato di ingresso/uscita?
Per un approfondimento su tale problematica del sistema installato, vedere Contropressione e soffietto.
Cosa confermare prima di accettare una valvola di sicurezza candidata o di inviare una RFQ
A questo punto, una RFQ non dovrebbe più limitarsi a dire: “Serve una valvola di sicurezza per un recipiente in pressione a X pressione”. Un fornitore o un ingegnere responsabile necessita di informazioni sufficienti per riesaminare lo stesso problema di protezione dalla sovrapressione che ha generato il requisito.
Base dell'apparecchiatura protetta
- Recipiente o apparecchiatura protetta
- MAWP documentata o base di pressione del recipiente di riferimento
- Pressione di progetto ove pertinente
- Informazioni sulla pressione di esercizio
- Codice e giurisdizione applicabili
- Base di temperatura di riferimento
Base di servizio di sfioro
- Scenario di sfioro applicabile
- Capacità di sfioro richiesta
- Fluido o composizione ove necessario
- Fase o stato di scarico
- Base della pressione di scarico
- Temperatura di scarico e altri dati di dimensionamento richiesti
Evidenza del candidato e del sistema installato
- Pressione di taratura richiesta o base di impostazione di progetto
- Capacità documentata o certificata applicabile
- Base del fluido o della capacità nominale
- Certificazione o documentazione richiesta dal progetto
- Interfaccia di ingresso e uscita
- Condizioni del sistema di ingresso
- Destinazione di scarico e contropressione prevista
- Compatibilità di servizio e materiali ove richiesto
Il processo di acquisto completo può richiedere ulteriori campi commerciali e documentali; questi appartengono alla checklist di richiesta di offerta per valvole di sicurezza. Questa sezione copre solo le informazioni necessarie per rendere utilizzabile la decisione MAWP → pressione di taratura → capacità .
I seguenti termini sono un quadro di screening ingegneristico specifico per l'articolo. Non sono classificazioni definite da ASME, API o dal National Board.
| Stato | Significato ingegneristico |
|---|---|
| PROCEDERE | Gli input esaminati non mostrano incongruenze note, pertanto il candidato può proseguire verso la verifica ingegneristica di dettaglio o la revisione RFQ. |
| IN ATTESA | Un input o un elemento probatorio che modifica la decisione non è risolto; non sostituirlo con un'ipotesi. |
| RIFIUTARE | Un attributo noto del candidato è in conflitto con un requisito noto del progetto. |
Una capacità di scarico richiesta non nota è un IN ATTESA, non un motivo per scegliere in base alla dimensione della flangia. Un candidato la cui capacità documentata applicabile è inferiore al requisito stabilito è un RIFIUTARE. Un candidato che non presenta incongruenze note dopo le verifiche disponibili di pressione, capacità e servizio può PROCEDERE alla verifica ingegneristica di dettaglio.
PROCEED non significa che la valvola sia approvata per l'installazione, conforme al codice per il progetto o definitivamente accettata.
Se la base del recipiente, la base della pressione di taratura, il caso di sfioro determinante, la capacità richiesta, lo stato del fluido e le condizioni di ingresso/uscita sono pronti, il passo successivo è una verifica ingegneristica/RFQ invece di selezionare una valvola basandosi solo sulla pressione e sulla dimensione della connessione.
