Valvole di controllo e portata affidabile: il caso dell’impianto di desalinizzazione a osmosi inversa più grande del mondo

La desalinizzazione a osmosi inversa permette di rimuovere il sale e altre impurità attraverso il trasferimento dell’acqua tramite una serie di membrane semipermeabili.

Il processo richiede delle pressioni maggiori rispetto a quella osmotica dell’acqua salina, circa 70 bar nella prima fase di trattamento dell’acqua marina, da ridurre fino a 13 nell’ultima fase di trattamento dell’acqua salmastra.

L’ambiente altamente salino dei concentrati rappresenta una sfida metallurgica per i progettisti del sito. I segmenti a bassa pressione possono essere affrontati utilizzando dei materiali polimerici; in ogni caso, sono richiesti materiali di alta qualità dotati di elevate pressioni osmotiche, come Duplex, Super Duplex, 254SMO e occasionalmente titanio.

Il flusso della salamoia viene bloccato ad ogni fase da una valvola di controllo della pressione. La pressione a monte viene impostata a livelli superiori rispetto a quella osmotica, in modo da generare un flusso continuo di acqua potabile attraverso le membrane semipermeabili. La valvola di controllo della pressione deve essere progettata per bloccare gli eventuali livelli di alta pressione differenziale combinati con portate elevate e in condizioni di grave cavitazione. Quando incrocia il passaggio idraulico più stretto (Vena contracta), il flusso dell’acqua è alla velocità massima e la pressione scende al livello minimo. Una volta che la pressione dell’acqua scende al di sotto della pressione del vapore, il liquido va in ebollizione e le bolle d’aria si liberano nel flusso. Una volta superata la Vena contracta, la pressione risale a un valore superiore a quella del vapore e le bolle d’aria implodono, generando dei forti urti (che lacerano il materiale metallico dalla superficie della valvola e del tubo), rumori e vibrazioni intense.

La sfida

Nel suo impianto di desalinizzazione a OI, il cliente ha utilizzato una costosa valvola a gabbia da 6” integrata con flange da 10” #300. Durante il funzionamento, il cliente ha riscontrato dei problemi in termini di coppie eccessive e intasamento della valvola, che hanno richiesto una manutenzione costante. Questo ha comportato anche l’arresto di una linea di produzione e la rimozione della pesante valvola per manutenzione, la sostituzione dei componenti della valvola, il rabbocco e la rettifica delle parti interne danneggiate e la reinstallazione della valvola all’interno della linea. Gli arresti sono diventati più frequenti, fino a quando è stato difficile garantire un flusso affidabile di acqua potabile alla popolazione delle città limitrofe. Questo è un problema comune nelle operazioni di desalinizzazione, causato principalmente dalla corrosività dell’acqua marina, da pressioni e velocità di flusso elevate, il tutto enfatizzato dai disturbi di flusso all’interno della valvola di controllo.

La soluzione Habonim

La valvola di controllo Habonim controlla con precisione la pressione a monte rilasciando salamoia corrosiva e riduce al minimo i danni meccanici e i livelli di rumore causati dalla cavitazione. L’aggiunta di una selezione di leghe speciali Super Duplex alla struttura della valvola consente di lasciarla in funzione in maniera continua per 12 mesi senza interrompere la produzione di acqua.

La progettazione intelligente della valvola garantisce le prestazioni richieste. A valle della valvola di controllo a quarto di giro V-Port sono posizionate quattro piastre per “raddrizzatori di flusso”. Ogni piastra ‘blocca’ un livello di pressione costante a una data portata, mentre la sede della sfera impostata dinamicamente controlla la pressione a monte. Le piastre generano una contropressione elevata, garantendo così alla sede metallica segmentata una pressione differenziale nettamente inferiore e, quindi, minori danni dovuti alla cavitazione. La valvola è realizzata in acciaio inox 316L e sottoposta all’inimitabile trattamento superficiale LTPN Habonim, che indurisce il gruppo sfera/sede e le quattro piastre fino a un valore superiore a 60 HRC.

Prestazioni

La valvola è stata installata presso il sito del cliente a circa 30 metri dal punto di funzionamento della valvola a gabbia, a condizioni identiche, permettendo così all’utilizzatore di confrontare le prestazioni di entrambe le valvole. La valvola Habonim ha riscontrato livelli di rumore, vibrazioni, coppia d’esercizio e peso più contenuti. Il cliente è rimasto talmente soddisfatto dalle sue prestazioni da aver ordinato un’altra valvola poco tempo dopo. Ancora una volta, Habonim ha dimostrato che le sue valvole soddisfano anche le esigenze delle applicazioni più complesse.