Termotecnica Pompe di Industriale. Roma, 6 aprile Gli atti dei convegni e più di contenuti su

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1 Termotecnica Pompe di Industriale Calore Roma, 6 aprile 2017 Gli atti dei convegni e più di contenuti su

2 VALVOLE ED ATTUATORI PER L INDUSTRIA DELL ENERGIA Andrea Villa mcter Roma 6 Aprile 2017

3 SOMMARIO 1 Le valvole, storia e classificazione 2 Gli enti normatori 3 Le valvole in un impianto a biomasse 4 Come scegliere l attuatore giusto 5 La norma Europea EN Il controllo di un attuatore 7 Le strategie di manutenzione 2

4 LE VALVOLE, STORIA E CLASSIFICAZIONE Le valvole sono organi meccanici di intercettazione e regolazione fluidi, in genere, controllano la portata, la pressione, la temperatura, il livello, la direzione del flusso attraverso tubazioni, canali, condotti. Egizi e i Greci svilupparono diversi organi di intercettazione, prevalentemente per la distribuzione dell acqua e per uso irriguo, ma la paternità del rubinetto su scala industriale va ai Romani, che introdussero specifiche e normative sui materiali, sulle dimensioni e sulle classi di servizio. Ancora ai Romani va il merito dell invenzione del primo rubinetto a maschio e delle valvole di ritegno. Il Codice scritto da Frontinus (De aquae ductu urbis Romae) nel 98 D.C. è un efficace descrizione delle leggi che regolavano gli acquedotti urbani, le tecnologie e i relativi consumi, e rappresenta contemporaneamente il primo approccio di normalizzazione per le valvole e le tubazioni. 3

5 LE VALVOLE, STORIA E CLASSIFICAZIONE Valvole e rubinetti conobbero un periodo di grande sviluppo anche durante il rinascimento ed è dunque doveroso rammentare il lavoro e la figura di Leonardo da Vinci, che per questo settore progettò diversi tipi di valvole applicabili a pompe aspiranti e prementi. Il vero sviluppo industriale avvenne poi nel corso dell 800 con la rivoluzione industriale. Il primo progetto di grande rilevanza - per l ampio uso di valvole anche di grosso diametro standardizzate e prodotte secondo precisi capitolati di fornitura - fu quasi certamente rappresentato dall acquedotto Croton- New York che nel 1842 portò acqua alla metropoli, da oltre 50 chilometri, con un investimento di 10 milioni di dollari dell epoca. Questo progetto dimostrò i vantaggi offerti da un così vasto sistema di acquedotti municipali e creò, indirettamente, la prima grande domanda di valvole industriali nel mondo moderno 4

6 GLI ENTI NORMATORI Enti ed associazioni in ambito Italiano ed Europeo UNI (I) Ente nazionale Italiano di unificazione CEN (EU) European commettee for standardization CEI (I) Comitato elettrotecnico Italiano CENELEC (EU) European Committee for Electrotechnical Standardization AVR (I) Associazione Italiana costruttori valvole e rubinetti CEIR (EU) European Committee for the Valve Industry 5

7 GLI ENTI NORMATORI Enti ed associazioni in ambito Americano ed Internazionale ISO (Internazionale) International Organization for Standardization IEC (Internazionale) International Electrotechnical Commission ISA (Internazionale) International Society of Automation ANSI (USA) American National Standards Institute ASME (USA) American Society Mechanical Engineers Standards VMA (USA) Valve manufacturers association AWWA (USA) American water works association 6

8 LE VALVOLE, STORIA E CLASSIFICAZIONE Classificazione e tipologie A sfera A Farfalla A globo Paratoia 7

9 LE VALVOLE, STORIA E CLASSIFICAZIONE Classificazione e tipologie A corsa angolare Valvole A corsa lineare Sfera Maschio Farfalla Saracinesca Globo Disco Membrana Ghigliottina Imperniata Flottante Monoblocco Top entry Ad asse centrato A semplice eccentrico A doppio eccentrico A triplo eccentrico 8

10 LE VALVOLE DAL NOSTRO PUNTO DI VISTA Valvole con otturatore saliente (a saracinesca, a globo.) - movimento multigiro - movimento lineare Valvole con otturatore rotativo (a sfera, a farfalla.) Valvole a leva (serrande) 9

11 LE VALVOLE DAL NOSTRO PUNTO DI VISTA Valvole con otturatore saliente Attuatore Multigiro Diretto Combinazione Attuatore Multigiro con Riduttore Multigiro Attuatore Multigiro con Modulo Lineare Valvole con otturatore rotativo Attuatore A Frazione Di Giro Diretto Combinazione Attuatore Multigiro Riduttore a Vite Senza Fine Valvole a leva Attuatore A Leva Diretto Combinazione Attuatore Multigiro Riduttore a Leva 10

12 LE VALVOLE DAL NOSTRO PUNTO DI VISTA ATTUATORI MULTIGIRO ATTUATORI A FRAZIONE DI GIRO ATTUATORI LINEARI ATTUATORI A LEVA RIDUTTORI MULTIGIRO RIDUTTORI A VITE SENZA FINE RIDUTTORI A LEVA 11

13 LE VALVOLE IN UN IMPIANTO A BIOMASSE 12

14 COME SCEGLIERE L ATTUATORE GIUSTO? LA NORMA EUROPEA UNI EN :2009

15 COME SCEGLIERE L ATTUATORE GIUSTO? LA NORMA EUROPEA UNI EN :2009 classificazione del tipo

16 COME SCEGLIERE L ATTUATORE GIUSTO? LA NORMA EUROPEA UNI EN :2009 classi di servizio

17 LA NORMA EUROPEA UNI EN :2009 Prestazioni: es. attuatori multi giro (Cap prospetto 7) 16

18 LA NORMA EUROPEA UNI EN :2009 Prestazioni: es. attuatori lineari (Cap prospetto 8) 17

19 LA NORMA EUROPEA UNI EN :2009 Requisiti di base: es. Motori (Cap ) Questo è uno dei punti più salienti di questa norma che introduce, per la prima volta e in campo internazionale, le corrette classi di servizio in linea con l evoluzione tecnologica dei principali produttori di attuatori elettrici. 18

20 LA NORMA EUROPEA UNI EN :2009 Classe A Intercettazione All attuatore è richiesto di essere in grado di fare effettuare alla valvola l intera sua corsa dalla posizione di completa apertura a quella di completa chiusura e viceversa Valvole a saracinesca Valvole a globo Valvole a farfalla Valvole a maschio Serrande Paratoie 19

21 LA NORMA EUROPEA UNI EN :2009 Classe B Tasteggio All attuatore è richiesto di essere in grado di fare effettuare alla valvola corse parziali, muovendo l otturatore della valvola verso la posizione di aperto, o verso quella quella di chiuso fino al raggiungimento di una condizione ottimale di posizionamento. Valvole a globo Valvole a farfalla Valvole a maschio Serrande 20

22 LA NORMA EUROPEA UNI EN :2009 Classe C Regolazione All attuatore è richiesto di essere in grado di azionare frequentemente la valvola, portando l otturatore della valvola in qualsiasi posizione tra la completa apertura e la completa chiusura o viceversa (regolazione a tre punti) Valvole a globo Valvole a farfalla Valvole a sfera Serrande Pompe dosatrici 21

23 LA NORMA EUROPEA UNI EN :2009 Classe D Regolazione continua All attuatore è richiesto di essere in grado di azionare in maniera continuativa la valvola, portando l otturatore in qualsiasi posizione tra la completa apertura e la completa chiusura o viceversa Valvole a globo Valvole a sfera Valvole a settore sferico Serrande Pompe dosatrici 22

24 COME SCEGLIERE L ATTUATORE GIUSTO? CLASSI DI SERVIZIO: CONFRONTO TRA IEC E UNI EN CLASSIFICAZIONE SECONDO IEC S2 Servizio di durata limitata AUMA ON/OFF S4 Servizio intermittente periodico AUMA - REGOLAZIONE S9 Servizio con variazioni non periodiche di carico e velocità SIPOS HiMOD CLASSIFICAZIONE SECONDO UNI EN CLASSE A INTERCETTAZIONE AUMA ON/OFF CLASSE B TASTEGGIO AUMA ON/OFF CLASSE C REGOLAZIONE AUMA - REGOLAZIONE CLASSE D REGOLAZIONE CONTINUA SIPOS HiMOD

25 ATTUATORE ELETTRICO - CONTROLLO SCHEMATIZZAZIONE DI UN LOOP DI REGOLAZIONE 27

26 ATTUATORE ELETTRICO - CONTROLLO LOGICHE DI COMANDO ESTERNO CON SEGNALE DI POSIZIONAMENTO 28

27 ATTUATORE ELETTRICO - CONTROLLO Profili supportati: DP-V0 DP-V1 DP-V2 con time stamping Ridondanza di scheda e ridondanza di cavo 29

28 ATTUATORE ELETTRICO - CONTROLLO SIMA Rete ad anello con: Fino a 247 attuatori Fino a 296Km Fino a 3700Km con fibra ottica Ridondanza di Master station 30

29 ATTUATORE ELETTRICO - CONTROLLO Foundation fieldbus H1 ITK Alto numero di function blocks 8 DO 10 DI 2 AO 4 AI 1 RB2 1 IS 1 PID Possibilità di collegamento ridondante H1 31

30 ATTUATORE ELETTRICO - CONTROLLO HART Device category: Current Output Segnale hart su feedback di posizione: Feedback Diagnostica Asset Management Comandi HART Device category: Actuator Segnale hart su posizionatore: Feedback Diagnostica Asset Management HART Multiplexer 32

31 ATTUATORE ELETTRICO RETI WIRELESS 33

32 LE STRATEGIE DI MANUTENZIONE Manutenzione reattiva Run till it breaks Manutenzione preventiva Interventi basati su una programmazione temporale Manutenzione Predittiva Interventi basati sulle effettive condizioni degli apparecchi

33 LE STRATEGIE DI MANUTENZIONE Strategia Vantaggi Svantaggi Reattiva Costi iniziali minori Costi di fermo impianto. Possibili danni ad altre apparecchiature connesse. Costi elevati di riparazione nel caso di urgenze. Preventiva Allungamento della vita delle apparecchiature Aumento della qualità del processo Protezione dell investimento effettuato in apparecchiature rilevanti Predittiva Aumento della vita operativa e della disponibilità delle apparecchiature Riduzione interventi in campo e potenziali infortuni Programmazione degli interventi in fermata impianto Molto onerosa in termini di attività sul campo e di ricambistica Necessita di programmazione complessa e spesso comporta il fermo impianti Investimento in strumenti diagnostici Investimento in formazione del personale 36

34 Probabilità QUALE STRATEGIA? E consigliato fare una valutazione del rischio Alte PREDITTIVA PREVENTIVA CORRETTIVA PREDITTIVA Ridotte Ridotte Consequenze Gravi

35 LE STRATEGIE DI MANUTENZIONE Sensori integrabili nell attuatore Registrazione della misura continua della temperatura - Motore - Ingranaggi di riduzione - Elettronica di controllo Sensore di vibrazioni con misura della vibrazione C C Hz C