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Guida completa ai tipi di serbatoi di stoccaggio e alla strumentazione di misurazione

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Sensore di livello di pressione Holykell

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I serbatoi di stoccaggio sono ampiamente utilizzati nell'industria dei fluidi per lo stoccaggio di materie prime, prodotti finiti e intermedi. Svolgono un ruolo insostituibile nel garantire la sicurezza della produzione, il risparmio energetico, la riduzione delle emissioni e il miglioramento dei livelli generali di gestione.

I serbatoi di stoccaggio industriali sono generalmente realizzati in acciaio, con scelte di materiali come l'acciaio al carbonio, l'acciaio per basse temperature e l'acciaio inossidabile, in base alle proprietà del mezzo immagazzinato e ai parametri di stoccaggio come la temperatura e la pressione. Altri materiali come la fibra di vetro e la plastica non vengono presi in considerazione a causa di fattori quali la resistenza al fuoco e la tolleranza alla pressione.

1. Tipi di serbatoi di stoccaggio

I serbatoi di stoccaggio possono essere classificati in base alla loro struttura in serbatoi sferici, serbatoi orizzontali, serbatoi a cupola, serbatoi a tetto galleggiante esterno e serbatoi a tetto galleggiante interno.

1.1 Serbatoi sferici

I serbatoi sferici sono contenitori sferici di grande capacità e resistenti alla pressione, ampiamente utilizzati nell'industria petrolifera, chimica e metallurgica per lo stoccaggio di gas di petrolio liquefatto (GPL), gas naturale liquefatto (GNL), ossigeno liquido, ammoniaca liquida, azoto liquido e altri fluidi, nonché gas compressi come aria, ossigeno, azoto e gas di città. Sono utilizzati per lo stoccaggio a temperature normali, basse o criogeniche e per materiali con una pressione di vapore saturo superiore alla pressione atmosferica alla temperatura di stoccaggio.

Serbatoi sferici a temperatura normale: Utilizzati per gas di petrolio liquefatto, azoto, gas di città, ossigeno, ecc. con pressione più elevata a seconda della pressione di vapore saturo del gas liquefatto o della pressione di uscita del compressore. La temperatura di progetto è superiore a -20°C.

Serbatoi sferici a bassa temperatura: Questi serbatoi hanno una temperatura di progetto di -20°C o inferiore, in genere non inferiore a -100°C.

Serbatoi sferici criogenici: Con una temperatura di progetto inferiore a -100°C, spesso stoccati al di sotto del punto di liquefazione del fluido. Hanno una bassa pressione, a volte atmosferica, e richiedono un elevato isolamento, spesso utilizzando un guscio sferico a doppio strato.

1.2 Serbatoi orizzontali

I serbatoi orizzontali hanno un volume minore (generalmente inferiore a 100 m³) e occupano una superficie maggiore. Sono utilizzati principalmente per lo stoccaggio di sostanze chimiche, come acidi e basi, e per lo stoccaggio di piccole quantità di altri materiali all'interno degli impianti di produzione. Il corpo del serbatoio è parallelo al terreno e tipicamente sostenuto da supporti a sella. Sono recipienti a pressione che possono sopportare pressioni positive e negative più elevate.

1.3 Serbatoi a cupola

I serbatoi a cupola hanno una sommità a corona sferica e un corpo cilindrico. Sono semplici da fabbricare e convenienti, ampiamente utilizzati in vari settori industriali. I volumi più comuni vanno da 1.000 a 10.000 m³, con il più grande serbatoio a cupola in Cina che raggiunge i 30.000 m³. I serbatoi a cupola sono generalmente serbatoi di stoccaggio a bassa pressione o atmosferici utilizzati per lo stoccaggio di liquidi di Classe IIB e Classe III e, in alcuni casi, di liquidi di Classe IB e Classe IIA con requisiti di stoccaggio specifici.

1.4 Serbatoi a tetto galleggiante

I serbatoi a tetto galleggiante sono costituiti da un tetto galleggiante che poggia sulla superficie del liquido stoccato e da una parete cilindrica verticale del serbatoio. Il tetto galleggiante si alza e si abbassa con il livello di stoccaggio, riducendo l'evaporazione. Sono utilizzati per lo stoccaggio di liquidi di Classe IB e Classe IIA con pressione di vapore saturo inferiore alla pressione atmosferica. Esistono due tipi di serbatoi a tetto galleggiante: esterni e interni.

Serbatoi a tetto galleggiante esterni: Tipicamente utilizzati per lo stoccaggio di prodotti petroliferi volatili come petrolio greggio, benzina o cherosene. Riducono le perdite per evaporazione e l'inquinamento ambientale e diminuiscono il rischio di formazione di gas esplosivi.

Serbatoi a tetto galleggiante interno: Combinano le caratteristiche dei serbatoi a cupola e a tetto galleggiante. Hanno una cupola fissa all'esterno e un tetto galleggiante all'interno, che offre vantaggi quali la prevenzione della contaminazione da parte di elementi esterni, la riduzione delle perdite per evaporazione dell'85%-96% e la riduzione dei rischi di incendio ed esplosione. Sono adatti allo stoccaggio di benzina di alta qualità, carburante per aerei e prodotti petrolchimici tossici.

2. Classificazione dei serbatoi

Nell'industria dei fluidi, i serbatoi di stoccaggio sono tipicamente organizzati in parchi serbatoi in base al loro utilizzo o ai livelli di pressione.

In base al mezzo e ai livelli di pressione: Classificati in parchi serbatoi atmosferici, parchi serbatoi sferici, parchi serbatoi per acidi e alcali e parchi serbatoi criogenici.

Per utilizzo: Divisi in parchi cisterne per materie prime, parchi cisterne intermedi e parchi cisterne per prodotti finiti.

Ogni parco serbatoi è ulteriormente suddiviso in diversi gruppi di serbatoi in base ai tipi di serbatoio, alle proprietà del prodotto, ai livelli di pressione e ai requisiti di sicurezza.

3. Strumenti di misura comuni per i parchi serbatoi e lo stoccaggio

I serbatoi di stoccaggio sono essenziali nell'industria dei fluidi e generalmente ne misuriamo i parametri, come il livello del liquido, la temperatura, la densità e la pressione (per i serbatoi pressurizzati) per calcolare il volume e la massa di stoccaggio e controllare le valvole di ingresso e di uscita e le portate.

Serbatoi intermedi: Monitorano il livello, la temperatura e la pressione per prevenire incidenti come il traboccamento del serbatoio o la formazione di vuoto.

Serbatoi commerciali: Per l'accuratezza dei serbatoi commerciali sono necessari il monitoraggio e la misurazione ad alta precisione di livello, temperatura, densità, volume e massa.

Come scegliere la giusta strumentazione di misura?

La selezione degli strumenti deve basarsi sulle condizioni ambientali, sul tipo di serbatoio, sui cicli di manutenzione e funzionamento e sui costi del ciclo di vita, per garantire prestazioni ottimali e un buon rapporto costo-efficacia.

Contattate i nostri tecnici di vendita per la giusta selezione.

3.1. Strumenti di livello

La misurazione accurata del livello è fondamentale per monitorare e calcolare il volume immagazzinato e, se necessario, la compensazione della densità per determinare la massa di stoccaggio.

3.1.1 Trasmettitori di livello radar

I trasmettitori di livello radar sono strumenti senza contatto, privi di parti in movimento, che garantiscono un funzionamento affidabile, particolarmente adatto a fluidi ad alta viscosità e altamente corrosivi. Sono ideali per serbatoi di grandi dimensioni, ambienti ad alta temperatura, alta viscosità e altamente corrosivi, in quanto offrono un'elevata precisione e tempi di risposta rapidi. Per l'installazione, è necessario considerare il tipo di serbatoio, le proprietà del fluido (costante dielettrica, volatilità, ebollizione, vapore, polvere, adesione) e i parametri operativi (temperatura, pressione, ecc.).

3.1.2 Misuratori di livello a ultrasuoni esterni

I misuratori di livello a ultrasuoni esterni sono costituiti da un'unità principale, da una sonda e da una struttura metallica e vengono utilizzati per misurare i livelli dei liquidi nei vagoni cisterna, nelle autocisterne e in vari serbatoi di stoccaggio. Misurano il livello del liquido trasmettendo onde ultrasoniche attraverso la parete del serbatoio e il liquido, ricevendo segnali di eco dalla superficie del liquido. Sono ideali per misurazioni supplementari ad alto e basso livello senza la necessità di penetrare nel serbatoio.

3.1.3 Misuratori di livello magnetostrittivi

I misuratori di livello magnetostrittivi sono caratterizzati da un'elevata precisione e sono installati sulla parte superiore o laterale del serbatoio. Misurano il livello del liquido utilizzando onde magnetiche ad impulsi. Il galleggiante con un magnete permanente si muove lungo l'asta con il livello del liquido, creando un campo magnetico che interagisce con l'onda di impulso per generare un impulso di ritorno, indicando la variazione di livello. Questo tipo di sensori di livello è facile da installare e richiede poca manutenzione.

3.1.4 Misuratori di livello capacitivi e ad ammettenza RF

I misuratori di livello capacitivi misurano il livello del liquido in base alle variazioni di capacità tra gli elettrodi e la parete conduttiva del serbatoio. Richiedono costanti dielettriche stabili nel fluido misurato.

A causa della tendenza degli elettrodi capacitivi ad accumulare materiale durante l'uso, che genera capacità e resistenza aggiuntive che influiscono direttamente sulle prestazioni dei misuratori di livello capacitivi, i misuratori di livello ad ammettenza RF superano questo problema utilizzando tecnologie di compensazione, disponibili in forme a barra, coassiali, a cavo e a cavo pesante, con vari segnali di uscita e dimensioni di connessione.

3.1.5 Trasmettitori di livello a pressione differenziale

Per la misura del livello di pressione differenziale si utilizzano trasmettitori di tipo blowdown, standard, a flangia singola, a doppia flangia e a flangia di inserimento, in base alle condizioni specifiche. I diversi tipi sono adatti per applicazioni specifiche.

4. Strumenti di pressione

La misurazione della pressione nei serbatoi di stoccaggio è semplice. I serbatoi sferici o a cupola pressurizzati necessitano di allarmi di pressione o interblocchi. I serbatoi a cupola a pressione micropositiva o i serbatoi interni a tetto galleggiante richiedono generalmente la misurazione della pressione per la tenuta dell'azoto. I trasmettitori di pressione industriali sono comunemente utilizzati.

5. Strumenti di flusso

Gli strumenti di misura della portata non sono generalmente necessari nei parchi serbatoi, a meno che non si tratti di strumenti di misura. Gli strumenti più comuni sono i misuratori di portata massica e i misuratori di portata volumetrica. I misuratori di utilità possono utilizzare misuratori di portata a vortice o dispositivi di pressione differenziale con compensazione di temperatura e pressione, se necessario.

Utilizzando la strumentazione giusta e seguendo le migliori pratiche di installazione e manutenzione, i parchi serbatoi possono ottenere un'automazione e un'efficienza ottimali nelle operazioni di stoccaggio.

Holykell ha una ricca esperienza in questo settore dell'automazione industriale. Contattateci per ulteriori informazioni tecniche.