Le fugitive emission (in italiano “emissioni fuggitive”) sono emissioni di gas o vapore provenienti da apparecchiature in pressione, e possono essere causate da guasti, perdite o altri eventi imprevisti. Rappresentano una delle sfide maggiori che l’industria di trasformazione si trova ad affrontare al giorno d’oggi.
Le emissioni fuggitive possono causare gravi danni all’ambiente legati all’inquinamento dell’aria e al conseguente effetto serra, oltre che rischi a lungo termine per la salute dei lavoratori e delle comunità locali.
I guasti alle guarnizioni o ai sigilli dovuti alla normale usura o alla manutenzione impropria sono la causa principale di queste emissioni.
Prevenzione delle emissioni negli impianti chimici e petrolchimici: il punto della situazione
Con il crescere del mondo e lo svilupparsi delle economie, la futura esigenza di energia continuerà a incrementare drasticamente. E, con lei, la necessità di soluzioni alternative.
L’Agenzia Internazionale dell’Energia e molti altri prevedono che la domanda totale di energia del mondo crescerà del 35% nel 2030 rispetto a oggi, e si prevede che il petrolio/gas naturale rappresenterà quasi il 60% dell’energia totale fino al 2030.
Questo implica che le emissioni fuggitive debbano essere ridotte al minimo, al fine di preservare le risorse per affrontare la sfida climatica globale. In tutto il mondo, le emissioni fuggitive contribuiscono a oltre un milione di tonnellate di composti organici volatili/inquinanti atmosferici pericolosi all’anno.
Le cause possono essere molteplici, ma si stima che circa il 60% delle emissioni fuggitive provenga dalle valvole e almeno l’80% delle perdite di ciascuna valvola derivi dalla relativa interfaccia asta-tenuta.
Nel 1990, l’U.S. Enviromental Protection Agency ha approvato il progetto Clean Air Act Amendment (CAAA) per limitare i livelli delle emissioni fuggitive industriali, ma nonostante questo il problema persiste.
Applicazioni nel settore chimico e petrolchimico
I regolamenti sulle emissioni fuggitive (FE) richiedono agli impianti chimici e petrolchimici di monitorare le valvole (così come altre attrezzature) per le perdite. Il mancato rispetto di questi regolamenti può comportare pesanti sanzioni.
Fino alla fine degli anni ’80 e l’inizio degli anni ’90, non esisteva un unico standard che definisce le limitazioni e i parametri di prova per i produttori di valvole in grado di soddisfare i requisiti degli impianti.
Questi obblighi molto severi hanno fatto sì che i produttori di valvole si rivolgessero agli organismi internazionali che stabiliscono gli standard nel mondo, per sviluppare l’equivalenza delle emissioni fuggitive e i metodi di prova per le valvole.
Di conseguenza, ci sono alcuni standard FE per i produttori di valvole, tra cui ISO 15848-1 e API 641, che sono i più richiesti attualmente per le valvole a sfera.
Gestione della tenuta dello stelo della valvola e delle perdite dei componenti
La principale fonte di perdite delle valvole è nella guarnizione dello stelo, e per raggiungere la compatibilità con gli standard di tenuta, molti produttori di valvole lavorano in collaborazione con sviluppatori e produttori di guarnizioni dello stelo.
In Habonim, l’azienda ha sviluppato il proprio design speciale per soddisfare i requisiti FE. Il design include parti polimeriche che sono direttamente responsabili della tenuta, il corpo della valvola e le parti metalliche della guarnizione dello stelo.
Una caratteristica speciale di questo design è una guarnizione chiamata HermetiX, che ha un design simmetrico che ricorda la lettera X e ha un’eccellente adattabilità alle superfici di tenuta e alle varie forze e pressioni esterne. Per esempio, la guarnizione si comporta ugualmente bene sia quando c’è pressione interna nella valvola sia quando l’operatore agisce meccanicamente sullo stelo, causando carichi laterali.
Grazie a questo design e a un alto livello di adattamento alle superfici, le valvole Habonim hanno un alto livello di tenuta e hanno ricevuto le certificazioni ISO 15848-1 e API 641.
Un’altra caratteristica di questo design è il fatto che lo stelo privo di grafite resiste al fuoco. Questa caratteristica si ottiene utilizzando una speciale combinazione di elementi metallici e polimerici e sono indispensabili in tutti quei casi in cui la purezza del processo specificato dal cliente non permette la presenza di alcun elemento di grafite.
Come già detto, le guarnizioni dello stelo sono il principale responsabile delle emissioni fuggitive. Allo stesso tempo, il 20% delle emissioni proviene da altre connessioni e giunti, come i componenti delle valvole: coperture, bonnet, estremità, ecc.
Per migliorare tali connessioni, viene utilizzata una doppia guarnizione. La guarnizione esterna (grafite) svolge un ruolo ignifugo mentre quella interna (polimero) protegge il processo dalla contaminazione. La doppia guarnizione delle giunzioni dei componenti insieme alla guarnizione di tipo HermetiX, formano un sistema comune e unificato per tutti i prodotti dell’azienda chiamato Total HermetiX.
Questo concetto permette la fabbricazione e la fornitura di un prodotto che soddisfa i requisiti più rigorosi dei clienti e gli standard globali, fornendo una protezione affidabile e la prevenzione dal rilascio di emissioni fuggitive fino a 100ppm attraverso lo stelo, e fino a 20ppm attraverso la tenuta dei componenti della valvola.
Nel caso in cui le FE siano limitate a 50ppm attraverso lo stelo dall’impianto (equivalente a un livello di tenuta Bellow), le valvole aziendali possono essere dotate di un dispositivo opzionale che agisce come una seconda barriera per l’emissione.
Il dispositivo, è un ulteriore bonnet con uno stelo che trasferisce la rotazione allo stelo della valvola principale, fissato ermeticamente alla valvola. Come per lo stelo principale, lo stelo del dispositivo è protetto dal sistema di guarnizioni. Connessioni aggiuntive da 1/8 di pollice permettono di collegare una varietà di apparecchiature, come sensori e manometri che segnalano la presenza di una perdita attraverso lo stelo principale.
Habonim e Bazan Group si uniscono ad alcuni dei principali innovatori mondiali nel settore delle valvole, mentre le aziende continuano a sviluppare i propri standard interni per la selezione delle valvole e dei pacchetti di steli e ad evolvere il design di tali componenti per stare al passo con le sempre mutevoli normative sul controllo delle emissioni fuggitive industriali.
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