Flussostati termici e sistemi sprinkler sulle piattaforme offshore

Le piattaforme offshore sparse in tutto il mondo sono fondamentali per la produzione di petrolio/gas e la supply chain energetica globale, ma rappresentano un ambiente estremamente pericoloso per i dipendenti che vi lavorano sette giorni su sette. I potenziali pericoli spaziano dalla miscela di gas tossici e combustibili, tra cui, ad esempio, l’acido solfidrico (H2S), il metano (CH4) altamente esplosivo ad altre miscele di idrocarburi in forma gassosa facilmente infiammabili.

È per questo che gli ambienti lavorativi sulle piattaforme offshore sono regolamentati da una serie di complesse norme internazionali sulla salute e sulla sicurezza, che comprendono sempre requisiti relativi a rilevatori di gas e di fiamma e sistemi sprinkler automatici che utilizzano l’acqua marina per domare le fiamme prima che la situazione degeneri. Nel corso degli anni, si sono verificati gravi incidenti dovuti a incendi su piattaforme petrolifere/di gas offshore, con risultati disastrosi in termini di vite perse, danni catastrofici alle attrezzature e grave inquinamento del fragile ecosistema marino.

In risposta alle norme internazionali in materia di salute e sicurezza, i progettisti, gli operatori e i proprietari di piattaforme offshore sono alla costante ricerca di soluzioni innovative per migliorare l’affidabilità dei propri sistemi sprinkler automatici e garantire, così, la massima efficacia, riducendo i falsi allarmi o i tempi di inattività. Gli operatori a bordo di una piattaforma devono essere informati immediatamente sia in caso di rilevamento di gas o fiamme che in caso di avviamento del sistema sprinkler automatico, in modo da poter controllare l’evento ed evacuare il personale verso le aree di sicurezza per minimizzare l’impatto di un eventuale incendio.

Il problema

In condizioni normali, in un sistema sprinkler di una piattaforma offshore, il tubo rimane pieno di acqua marina. In caso di incendio, gli sprinkler vengono aperti e l’acqua viene scaricata per spegnere immediatamente l’incendio. Un tipico impianto sprinkler di una piattaforma offshore è dotato di una linea principale da 3 o 4” con diramazioni verso una serie di tubi di diametro più piccolo che alimentano i nodi di ciascuno sprinkler.

Ogni sprinkler è alimentato da una linea molto più piccola, da 0,25 o 0,5”, che rende difficile ai sensori di flusso rilevare e misurare flussi molto bassi di acqua marina all’interno della linea principale qualora, ad esempio, vengano attivati solo uno o due sprinkler. È molto importante, per l’integrità operativa del sistema, rilevare anche le variazioni a livello di portate molto basse, in modo da poter attivare un allarme anche in caso di azionamento di un unico sprinkler.

Oltre alle portate basse, lo strumento selezionato deve essere in grado di tollerare portate alte in caso di attivazione simultanea di tutti gli sprinkler collegati a seguito di un’esplosione o di un incendio di grandi dimensioni. Il sistema sprinkler è testato una volta all’anno e, durante il collaudo, è fondamentale che i sensori di flusso siano operativi e che gli allarmi di flusso vengano generati correttamente.

La soluzione

I progettisti del sistema di una importante società di consulenza tecnica ha contattato Fluid Components International (FCI) indicando come propria necessità quella di garantire il flusso dell’acqua al sistema sprinkler per le piattaforme offshore. La società progetta sistemi sprinkler per gli operatori di tutto il mondo, inclusi Europa, Medio Oriente e Asia.

I progettisti hanno segnalato al team FCI la necessità che il sistema antincendio avvertisse gli operatori della piattaforma in caso di interruzione o variazione della portata di acqua marina all’interno delle linee principali. La sfida era di trovare un flussostato altamente sensibile, dotato di un design robusto e affidabile, in grado di rilevare portate molto basse e di resistere agli effetti corrosivi dell’acqua marina, approvato da HazardEx per l’installazione in un ambiente soggetto a gas potenzialmente esplosivi.

La società ha indicato al team FCI i requisiti specifici seguenti:

  • Diametro del tubo: tubo da 3 o 4”
  • Mezzo: acqua marina
  • Livello di allarme di flusso/punto di attivazione 1: rilevamento portata bassa di 0,3 m/sec
  • Stato relè: attivato in caso di flusso oltre il punto di attivazione
  • Livello di allarme di flusso/punto di attivazione 2: rilevamento tubo vuoto (bagnato/asciutto)

Dopo aver analizzato questi requisiti, il team FCI ha consigliato alla società di utilizzare il flussostato FLT93S. Questo flussostato è progettato con un circuito di controllo di sicurezza, a doppio allarme (SPDT) e offre una serie di parametri selezionabili in loco, come monitoraggio e allarme di portata bassa del liquido o dell’aria, garantendo inoltre una misurazione non lineare della temperatura di processo. Il flussostato è dotato di una vasta gamma di variazioni del setpoint, configurabili in fabbrica o in loco, tra cui: allarme portata alta, allarme portata bassa, rilevamento livello bagnato/asciutto con output di temperatura, interfaccia di livello trifase (acqua/olio/aria) o portata di sicurezza, livello o temperatura.

Il flussostato FLT93S ha soddisfatto tutti i requisiti tecnici della società, grazie alla sua straordinaria capacità di rilevamento delle basse portate. Una volta installato nel tubo da 3 o 4”, questo dispositivo riconosce facilmente anche portate molto basse di liquido da 0,3 m/sec. Ad esempio, il punto di attivazione dell’allarme di portata principale è stato impostato a 0,3 m/sec per segnalare una condizione di portata bassa che indicherebbe un incendio o una perdita nel tubo della linea principale. Il secondo allarme è stato impostato, per quest’applicazione, in caso di funzionamento a secco, in modo da segnalare il tubo vuoto a causa di una rottura nella linea o di un’interruzione dell’approvvigionamento dell’acqua marina.

Sono disponibili due configurazioni standard per il sensore di portata, entrambe in grado di soddisfare i requisiti applicativi più complessi dell’industria petrolifera/del gas. Il flussostato FLT93S è progettato per l’uso in applicazioni industriali pesanti standard e in applicazioni con requisiti di setpoint di liquido ad alta velocità, come il sistema sprinkler. La configurazione del flussostato FLT9F è studiata per garantire una risposta rapida in applicazioni che impiegano aria e gas ed è comunemente utilizzata in una vasta gamma di applicazioni di rilevamento della portata sulle piattaforme offshore.

Il flussostato di precisione FLT93S è accurato nei liquidi a una lettura di ± 0,5% o ± 0,012 m/s. Questa applicazione si è rivelata idonea anche con limiti di pressione di FLT93S fino a 240 bar[g]. Un flussostato opzionale FLT93L integrato nella linea, per linee di dimensioni più contenute, è in grado di generare una pressione d’esercizio di 690 bar (g).

Il flussostato selezionato è dotato di relè doppio SPDT o singolo DPDT configurabile sul campo, alimentato a 6 amp a 115 Vac, 240 Vac o 24 Vdc. Per l’ambiente marino, il dispositivo FLT93 è stato fornito insieme al relativo rivestimento in acciaio inox 316L resistente alla corrosione. Il sensore stesso è realizzato in acciaio inox 316L interamente saldato.

Il sensore può essere fornito opzionalmente in altri materiali, come Hastelloy C, titanio o monel. Il flussostato FLT93S è altamente affidabile e vanta un periodo medio di 180 anni tra due guasti (MBTF). Il flussostato della serie FLT93 è classificato come dispositivo SIL-2 per i sistemi di sicurezza strumentati (SIS). Lo strumento è stato sottoposto a una valutazione di conformità indipendente da parte di esperti del settore Exida. FCI si impegna nel garantire la massima sicurezza nei settori industriali più pericolosi e la conformità alle norme IEC 61508 e 61511.

Anche i livelli di approvazione nelle aree pericolose relativi all’intero strumento FLT93 hanno contribuito a garantire al costruttore un notevole risparmio in termini di costi di cablaggio e di installazione. Grazie al suo design con circuito di flusso robusto e senza parti mobili e al rivestimento ultra resistente, il flussostato garantisce un funzionamento prolungato e senza problemi. Il design privo di parti mobili elimina anche i costi legati ai controlli di manutenzione ordinaria.

Conclusioni

Dopo l’approvazione finale da parte della società tecnica e l’installazione delle prime unità sulle piattaforme offshore, i flussostati FLT93S sono rimasti in funzione per oltre dieci anni, senza mostrare alcun problema. La società tecnica continua a utilizzare questo flussostato nei propri sistemi sprinkler e in altre applicazioni a bordo delle piattaforme offshore.

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