Valvola compatta a doppio blocco e spurgo per la depressurizzazione in sicurezza nelle applicazioni del settore petrolifero e del gas
La produzione additiva consente di realizzare una soluzione DB&B pronta per il retrofit, riducendo il volume dei componenti di oltre il 70% e integrando al contempo tutte le funzionalità in un ingombro di 35 mm; tale soluzione è ora in uso su uno degli impianti offshore di Vår Energi.
Garantire una depressurizzazione sicura e controllata delle cavità delle valvole rimane una sfida operativa fondamentale nei settori petrolifero e del gas. Per i sistemi già installati, in particolare quelli destinati al trasporto di gas, le soluzioni di adeguamento devono soddisfare rigorosi vincoli in termini di spazio, peso e sicurezza, senza richiedere una costosa sostituzione delle infrastrutture esistenti.
Valland S.p.A., azienda italiana produttrice di valvole su misura, ha affrontato questa sfida sviluppando la valvola PVT: una valvola accessoria compatta di tipo Double Block & Bleed (DB&B), realizzata con tecnologia di produzione additiva e progettata per essere installata a posteriori su valvole principali già esistenti.
Realizzato dalla divisione di produzione additiva di Valland, Valland3D, il componente sfrutta la produzione additiva in metallo su un sistemaEOS M 290 , consentendo un livello di integrazione funzionale e di compattezza impossibile da ottenere con i metodi di produzione convenzionali.
Sfida
Nelle valvole a saracinesca a doppia espansione, la depressurizzazione in sicurezza della cavità della valvola poneva problemi sia dal punto di vista operativo che della sicurezza.
L'impianto esistente non disponeva di una configurazione DB&B, il che rendeva la depressurizzazione un'operazione lunga e difficile da monitorare, oltre che un potenziale rischio per la salute, la sicurezza e l'ambiente (HSE), a causa dell'esposizione agli idrocarburi.
Ulteriori complicazioni sono emerse nelle applicazioni con gas, dove la depressurizzazione tramite le normali aperture di scarico poteva portare alla formazione di idrati, bloccando completamente il processo.
Dal punto di vista meccanico, i vincoli erano altrettanto restrittivi:
- Le unità DB&B standard erano troppo pesanti per i raccordi filettati da ½" NPT esistenti,
- aumentando il rischio di danneggiamento o guasto del filo,
- rendendoli inadatti a un'implementazione retrofit.
Fondamentalmente, i metodi di produzione convenzionali – lavorazione meccanica, fusione o forgiatura – non erano in grado di garantire un progetto che combinasse la piena funzionalità DB&B, dimensioni compatte e peso ridotto entro i limiti di spazio richiesti per l'installazione.
Di conseguenza, agli operatori spesso non restava che un'unica alternativa: la sostituzione dell'intera valvola principale, con conseguenti costi elevati e tempi di fermo prolungati.
Soluzione
Per superare questi limiti, Valland ha sviluppato una soluzione pensata appositamente per la produzione additiva: la valvola PVT, progettata fin dall’inizio per la produzione additiva.
Utilizzando la sinterizzazione laser dei metalli sui materiali EOS M 290 e e super duplex F55, Valland3D ha progettato una valvola accessoria compatta in grado di garantire la piena funzionalità DB&B in uno spazio di progettazione estremamente limitato. Il progetto integra una prima barriera di pressione, un canale di scarico, una seconda barriera e un'uscita, il tutto in una lunghezza totale di soli 35 mm.
Uno dei principali vantaggi del progetto realizzato con la produzione additiva è la distribuzione ottimizzata della massa, che sposta il baricentro più vicino al corpo principale della valvola. Ciò riduce lo sforzo meccanico sul raccordo filettato e riduce al minimo il rischio di guasti.
Il processo di produzione, compresi i parametri di stampa e di trattamento termico, è stato sviluppato internamente da Valland3D e certificato secondo la norma DNV-ST-B203, garantendo che il componente soddisfi i rigorosi requisiti del settore per condizioni operative estreme. Il componente è stato certificato al Livello 2 AMC secondo il quadro normativo DNV, a dimostrazione del fatto che sia il processo di produzione che l’approccio alla garanzia della qualità soddisfano i requisiti associati alle applicazioni critiche in termini di sicurezza e prestazioni.
In questo contesto, il design funzionale della valvola PVT riveste un ruolo centrale. Il componente si basa su una configurazione “Double Block & Bleed”, che consente l’isolamento in sicurezza e la depressurizzazione controllata, garantendo al contempo la compatibilità con i sistemi esistenti.
“La produzione additiva ci ha permesso di ridurre il volume del componente di oltre il 70% rispetto al progetto più compatto che avremmo potuto ottenere con i metodi sottrattivi. In soli 35 mm di lunghezza abbiamo integrato quattro canali interni indipendenti: prima barriera, drenaggio, seconda barriera e uscita. Ciò è semplicemente impossibile con qualsiasi processo tradizionale.”
Gianluca Acquistapace, Responsabile AM, Valland3D
Risultati
L'impatto della valvola PVT risulta particolarmente evidente nelle sue prestazioni in condizioni operative reali. Grazie alla piena funzionalità Double Block & Bleed (DB&B) in un formato estremamente compatto, questa soluzione risponde a una sfida di lungo corso nel settore che non era stato possibile risolvere con gli approcci convenzionali.
Dal punto di vista operativo e della sicurezza, i vantaggi sono notevoli. La valvola PVT consente una depressurizzazione sicura e monitorata della cavità, riducendo notevolmente l’esposizione degli operatori agli idrocarburi. Allo stesso tempo, elimina problemi quali la formazione di idrati durante la depressurizzazione, che possono interrompere o ritardare il processo. Di conseguenza, gli operatori segnalano una sostanziale riduzione del tempo necessario per ogni intervento, il che si traduce in operazioni sul campo più efficienti e prevedibili.
Oltre a questi miglioramenti operativi, la soluzione dimostra di essere pienamente pronta per l’impiego industriale. Il processo di produzione è stato certificato secondo la norma DNV-ST-B203 e sono già state prodotte, testate e installate sul campo oltre 100 unità. Una validazione approfondita, che include prove di pressione, prove sulle emissioni fuggitive e prove di sicurezza antincendio, conferma l’idoneità del componente per le esigenti applicazioni del settore Oil & Gas. L’installazione sul campo in uno degli impianti offshore di Vår Energi conferma ulteriormente le prestazioni della soluzione in condizioni operative reali.
L'importanza economica di questa soluzione risiede principalmente nella sua capacità di essere installata a posteriori. Consentendo l'installazione su valvole già in servizio, la valvola PVT elimina la necessità di una costosa sostituzione delle valvole principali. Ciò non solo riduce le spese in conto capitale, ma minimizza anche i tempi di fermo e le interruzioni operative.
“La valvola PVT utilizza una configurazione ‘Double Block & Bleed’, con barriere primaria e secondaria costituite da valvole a spillo e un tappo di spurgo tra di esse. Può essere progettata con la stessa interfaccia di ingresso della valvola su cui viene installata, consentendo così il montaggio a posteriori su apparecchiature già in servizio.” Daniele Brambilla, Responsabile tecnico, Valland
Conclusione
Con la valvola PVT, Valland dimostra come la produzione additiva consenta di realizzare soluzioni che non sono solo miglioramenti incrementali, ma prodotti che in precedenza non erano realizzabili.
Coniugando libertà progettuale, prestazioni dei materiali e qualificazione dei processi, Valland3D ha sviluppato una valvola DB&B compatta e pronta per il retrofit, in grado di rispondere direttamente alle sfide operative e in materia di salute, sicurezza e ambiente (HSE) che si presentano concretamente nel settore petrolifero e del gas.
Il progetto mette in evidenza il ruolo della produzione additiva metallica come motore di innovazione per applicazioni soggette a vincoli molto rigidi, in cui la produzione convenzionale raggiunge i propri limiti.
