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Come l'ecografia a contatto rileva le perdite interne delle valvole

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Dalle perdite nascoste alle prove misurabili per decisioni di manutenzione più sicure

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Le perdite interne delle valvole sono difficili da individuare poiché il percorso della perdita è nascosto all’interno del corpo valvola. Scopri come gli ultrasuoni a contatto consentono una verifica ripetibile secondo gli standard MP1-MP5, forniscono valori di riferimento sulle perdite in campo e supportano le decisioni di manutenzione nelle applicazioni chimiche, della chimica del carbone e del gas naturale.
Negli impianti di processo, una valvola chiusa non garantisce sempre un isolamento affidabile.

Le perdite interne delle valvole sono difficili da individuare poiché si verificano all’interno del corpo della valvola. Potrebbero non esserci pennacchi di gas visibili, gocciolamenti di liquido, odori evidenti né punti di perdita esterni da ispezionare. Dall’esterno, la valvola può sembrare normale e l’indicatore di posizione può mostrare “chiusa”, mentre i fluidi di processo possono comunque passare attraverso una sede, un disco, un otturatore, una sfera o una superficie di tenuta danneggiati.

Per gli impianti chimici, le stazioni di gas naturale, gli impianti di chimica del carbone, le centrali elettriche e i sistemi di servizi pubblici, è qui che il rischio diventa grave. Se una valvola di isolamento che presenta una perdita viene considerata una barriera affidabile prima di lavori a caldo, ingresso in spazi confinati, apertura di condotte, spurgo o passaggio di consegne per la manutenzione, un difetto nascosto dell’apparecchiatura può rapidamente trasformarsi in un problema di sicurezza, produzione, qualità e conformità.

Soluzione e prodotti consigliati
Per gli utenti che necessitano di un flusso di lavoro completo, consultare la soluzione CRYSOUND per il rilevamento delle perdite interne delle valvole. I prodotti consigliati per questa applicazione includono CRY8125, CRY8124 e IA3104.

Perché le perdite interne delle valvole sono difficili da rilevare
1. Il percorso della perdita si trova all’interno della valvola
Le perdite esterne possono spesso essere individuate tramite ispezione visiva, rilevatori di gas, soluzione saponosa o imaging acustico. Le perdite interne sono diverse. Il fluido passa attraverso l’interfaccia di tenuta all’interno della valvola, pertanto l’esterno della valvola potrebbe non mostrare segni evidenti di guasto.

Gli operatori potrebbero notare solo sintomi indiretti, quali il recupero della pressione a valle, una depressurizzazione incompleta, una pressione a monte instabile, la presenza di gas o liquido residuo dopo lo spurgo, un consumo energetico anomalo o fluttuazioni nella qualità del processo.

2. La posizione “chiusa” può creare un falso senso di isolamento
L’azione di chiusura conferma solo che l’attuatore, lo stelo, il disco, la sfera o l’otturatore hanno raggiunto la posizione di chiusura. Non dimostra che la coppia di tenuta sia ancora intatta. Usura, corrosione, erosione, particelle, deformazione termica o un assetto incompleto possono comunque consentire al fluido di passare attraverso la valvola.

Ciò è particolarmente importante per le valvole di isolamento utilizzate per la manutenzione, le valvole per fluidi infiammabili o tossici, le valvole ad alta temperatura e alta pressione e le valvole di servizio critiche. Prima di iniziare i lavori, la domanda non dovrebbe essere solo «La valvola è chiusa?», ma anche «La valvola presenta ancora perdite interne?».

3. I metodi tradizionali dipendono fortemente dall’esperienza e dalle condizioni in loco
L’ascolto manuale, gli stetoscopi meccanici, i controlli della temperatura, la termografia a infrarossi, la caduta di pressione, l’analisi delle tendenze, le ispezioni durante i fermi impianto e le prove di tenuta fuori servizio hanno tutti un valore. Tuttavia, in impianti rumorosi con numerose valvole, isolamento, fluidi diversi, finestre di manutenzione ridotte e più squadre di ispezione, può risultare difficile applicarli in modo coerente.

Molti risultati rimangono soggettivi, come ad esempio «il suono sembra anomalo» o «la caduta di pressione sembra più rapida del solito». Queste descrizioni sono difficili da confrontare, ripetere, trasmettere o trasformare in un registro di manutenzione tracciabile.

In che modo gli ultrasuoni a contatto aiutano a verificare le perdite interne
Quando una valvola è chiusa ed esiste una differenza di pressione stabile tra il lato a monte e quello a valle, una perdita interna attraverso uno spazio ristretto può generare segnali ultrasonici ad alta frequenza. Questi segnali sono prodotti dal flusso turbolento, dall’attrito e dall’impatto mentre il fluido passa attraverso il difetto di tenuta.

Un sensore a ultrasuoni a contatto CRYSOUND viene posizionato sul corpo della valvola o sulla superficie metallica adiacente della tubazione per captare i segnali ultrasonici trasmessi dalla struttura. Il software analizza quindi il livello sonoro multipunto, lo spettro, il comportamento della curva finale e la ripetibilità per aiutare a determinare se il modello del segnale è compatibile con una perdita interna.

Il valore fondamentale non sta semplicemente nel “rilevare” una perdita. Gli ultrasuoni a contatto trasformano l’ispezione delle perdite interne delle valvole in un flusso di lavoro più ripetibile: confermare le condizioni operative, raccogliere dati in punti definiti, analizzare le caratteristiche del segnale, stimare la perdita come riferimento e conservare il risultato per la reportistica e il confronto successivo.

Un metodo sul campo ripetibile: misurazione MP1-MP5
Per l’ispezione delle perdite interne delle valvole, non è consigliabile affidarsi a una sola lettura istantanea. Un approccio più affidabile consiste nel confermare innanzitutto le condizioni, effettuare misurazioni in punti definiti e interpretare la relazione tra tali punti.

Prima della misurazione: verificare che la valvola sia chiusa e che, ove possibile, sia presente una differenza di pressione stabile. Registrare il fluido, il tipo di valvola, le dimensioni della valvola, la pressione o la differenza di pressione, l’ID della valvola e il luogo di prova. Assicurarsi che il sensore sia a contatto stabile con la superficie metallica. Se la valvola è completamente isolata, potrebbe essere necessaria una finestra di misurazione locale.

Misura a cinque punti: MP1 viene tipicamente utilizzato come punto di riferimento lontano a monte, MP2 come punto vicino a monte, MP3 vicino al corpo della valvola o all’area di tenuta, MP4 come punto vicino a valle e MP5 come punto di riferimento lontano a valle. Il confronto tra il comportamento a monte, in corrispondenza del corpo della valvola e a valle contribuisce a ridurre le conclusioni errate derivanti da un singolo punto.

Ripetere e confermare: se un punto mostra un picco isolato, ripetere la misurazione ed escludere contatti instabili, colpi, rumori esterni, linee di bypass e fluttuazioni di processo. Un’indicazione di perdita interna più affidabile si presenta solitamente come un andamento coerente tra i punti correlati e le caratteristiche di frequenza.

Da «Sembra una perdita» a dati verificabili
Nell’uso sul campo, gli ultrasuoni a contatto non sono solo uno strumento di rilevamento del segnale. Contribuiscono a trasformare l’ispezione delle valvole in un processo registrabile e ripetibile.

Il dispositivo è in grado di analizzare il livello sonoro, lo spettro, la curva finale e la ripetibilità, per poi supportare conclusioni quali: normale, sospetta perdita, perdita interna o grave perdita interna. Dopo aver inserito il fluido, il tipo di valvola, le dimensioni della valvola, la pressione e la differenza di pressione, il sistema può anche fornire un valore di riferimento della perdita per la classificazione del rischio, la definizione delle priorità di manutenzione e il confronto di follow-up.

Questa stima della perdita deve essere considerata come un riferimento sul campo per lo screening e il supporto decisionale. Non sostituisce l’ispezione prevista dalla normativa, il collaudo di accettazione, la prova di pressione, la prova di tenuta della sede fuori linea né qualsiasi altro metodo di prova richiesto dalla legge.

Applicazione sul campo: quali valvole devono essere controllate per prime?
Sulla base dell’esperienza sul campo, le seguenti valvole sono spesso le migliori candidate per la verifica delle perdite interne:

Valvole di isolamento per la manutenzione: valvole utilizzate prima di lavori a caldo, ingresso in spazi confinati, apertura di linee, spurgo, funzionamento con piastra cieca o consegna delle apparecchiature.
Valvole per fluidi infiammabili, esplosivi, tossici o pericolosi: tra cui gas naturale, gas combustibile, gas di carbone, idrogeno, ammoniaca, idrogeno solforato, vapori di solventi e fluidi simili.
Valvole critiche per il vapore e i servizi di utilità: le perdite interne possono causare una perdita continua di energia e influire sulla pressione del sistema o sulle condizioni delle apparecchiature a valle.
Valvole critiche per la qualità o che presentano ripetutamente anomalie: le perdite interne possono causare contaminazione incrociata, deviazioni dei rapporti, mancata isolamento durante la pulizia o problemi di qualità dei lotti.
Valvole ad alto rischio prima di un arresto programmato: lo screening in servizio aiuta a decidere quali valvole debbano essere riparate, sostituite o monitorate per prime.

Caso 1: Impianto chimico a Yulin, Shaanxi
In un impianto chimico a Yulin, nello Shaanxi, il team ha ispezionato 8 valvole dell’acqua sospettate di perdita con una pressione della tubazione di circa 0,3 MPa. La verifica a ultrasuoni a contatto ha identificato 4 valvole con perdite interne e 4 valvole senza perdite interne evidenti. Le successive osservazioni effettuate durante lo smontaggio sono risultate coerenti con i risultati dell’ispezione, aiutando il cliente a decidere quali valvole richiedessero una manutenzione prioritaria.

Alcune delle posizioni delle valvole registrate includevano HX-2114D, 2VX-1158C, 2XV-1155C e XV-1152D. Il sistema ha fornito valori di riferimento delle perdite compresi tra circa 0,28 L/min e 4,53 L/min, supportando la definizione delle priorità di manutenzione basata sul rischio.

Caso 2: Impianto di coking chimico del carbone nella Mongolia Interna
In un impianto di coking chimico del carbone nella Mongolia Interna, il sito era interessato da gas di carbone, azoto, ossigeno, metano e altri fluidi. L’ambiente era complesso e richiedeva apparecchiature antideflagranti. Durante la manutenzione, il cliente ha utilizzato una telecamera di imaging acustico antideflagrante insieme a un sensore a ultrasuoni a contatto antideflagrante per verificare 10 valvole di gas di carbone sospettate di perdita. L’ispezione ha individuato 6 valvole con perdite interne.

In questo tipo di scenario, l’imaging acustico è utile per lo screening rapido delle perdite esterne e delle fonti sonore anomale, mentre gli ultrasuoni a contatto vengono utilizzati per verificare le perdite interne in punti chiave delle valvole. Le immagini sul campo, i dati di misurazione e i rapporti possono quindi supportare la pianificazione della manutenzione e la tracciabilità.

Caso 3: Stazione di misurazione del gas naturale con gruppi di valvole in serie-parallelo
In una stazione di misurazione del gas naturale ad alta portata, quattro gruppi di valvole erano disposti in una struttura composta da due in serie e due in parallelo. La pressione a valle aumentava in modo anomalo, ma il cliente non riusciva a determinare quale valvola o gruppo di valvole presentasse una perdita interna. Controllando le valvole una per una con gli ultrasuoni a contatto, il team ha individuato rapidamente due gruppi di valvole con perdite interne, compreso un comportamento anomalo nelle valvole in serie. Il risultato era coerente con l’aumento della pressione a valle osservato in loco.

Questo caso dimostra che gli ultrasuoni a contatto non servono solo a determinare se esiste una perdita. Aiuta anche a restringere l’area di ricerca dei guasti in configurazioni complesse di tubazioni e a concentrare le risorse di manutenzione sulle valvole a più alto rischio.

In collaborazione con l’imaging acustico
L’ispezione delle perdite nelle valvole non dovrebbe dipendere da un unico strumento. Per gli impianti a gas, l’imaging acustico è particolarmente adatto per uno screening rapido delle perdite esterne su flange, giunti, condotte, interfacce strumentali e corpi valvola. Gli ultrasuoni a contatto sono più adatti per verificare le perdite interne delle valvole per gas o liquidi.

Insieme, creano un flusso di lavoro più completo: l’imaging acustico esegue lo screening su un’ampia area, gli ultrasuoni a contatto effettuano la verifica puntuale, mentre l’analisi software e la generazione di report supportano la manutenzione di follow-up e le decisioni gestionali.

Scopri la soluzione per il rilevamento delle perdite interne nelle valvole
Per un flusso di lavoro completo che copra lo screening delle perdite esterne, la verifica tramite ultrasuoni a contatto, la stima di riferimento delle perdite e il follow-up basato su report, visita la pagina dedicata alla soluzione CRYSOUND per il rilevamento delle perdite interne nelle valvole.

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Sensore a ultrasuoni a contatto IA3104: misurazione a ultrasuoni a contatto per la verifica delle perdite interne delle valvole e l’ispezione puntuale.
Limiti importanti dell’applicazione
Gli ultrasuoni a contatto sono efficaci per la verifica in servizio delle perdite interne delle valvole pressurizzate, ma è necessario tenere conto delle seguenti condizioni prima di interpretare i risultati:

L’affidabilità è maggiore quando la valvola è chiusa ed è presente una differenza di pressione stabile tra a monte e a valle.
Il sensore deve essere a contatto stabile con una superficie metallica. Isolamenti spessi, rivestimenti, corrosione o accesso limitato possono influire sulla qualità del segnale.
Un picco in un singolo punto non deve essere utilizzato come unica base per trarre una conclusione. Ripetere il test ed escludere interferenze esterne.
In caso di condizioni operative ad alta temperatura, a bassa temperatura o particolari, selezionare la sonda e gli accessori in base al manuale del prodotto.
I valori di riferimento delle perdite sono adatti per lo screening, la definizione delle priorità, le decisioni di manutenzione e il confronto nel tempo. Essi non sostituiscono i metodi di prova obbligatori previsti dalla legge o quelli offline.
Conclusione
Le perdite interne delle valvole sono difficili da rilevare perché nascoste, graduali e spesso mascherate dal semplice fatto che la valvola sembra chiusa. Gli ultrasuoni a contatto aiutano i team di ispezione ad andare oltre il giudizio soggettivo e a costruire un flusso di lavoro ripetibile con punti di misurazione definiti, registrazioni dei dati, valori di riferimento delle perdite e rapporti di follow-up.

Per gli utenti dell’industria di processo, ciò significa un’identificazione più tempestiva dei rischi di mancata isolamento, un minor numero di smontaggi non necessari, priorità di manutenzione più chiare e prove più solide per la comunicazione tra i team di sicurezza, manutenzione, produzione e direzione.