Quale configurazione di sfiato è richiesta per un serbatoio di stoccaggio di liquori da 5000L

Quando un serbatoio di stoccaggio per liquori da 5000L viene riempito, svuotato, raffreddato dopo la pulizia o esposto a una variazione della temperatura ambiente, lo spazio di vapore deve poter respirare in sicurezza. Il progetto richiesto non consiste semplicemente in “uno sfiato sulla parte superiore”. Per la maggior parte delle applicazioni di stoccaggio di liquori in ambienti interni o aree di processo, il punto di partenza è una valvola di sfiato pressione-vuoto (PVRV) correttamente dimensionata, combinata con uno scarico dello sfiato controllato e, ove la concentrazione di alcol e la classificazione dell'area lo richiedano, misure di protezione dalla fiamma e gestione dei vapori.

A un serbatoio di stoccaggio per liquori da 5000L non deve essere assegnata una dimensione dello sfiato basandosi esclusivamente sul volume del serbatoio. Il corretto progetto di sfiato deve proteggere sia dalla sovrapressione durante il riempimento o il riscaldamento sia dal vuoto durante il prelievo, il raffreddamento o le variazioni di temperatura legate al CIP. Per distillati o prodotti ad alto contenuto alcolico, il vapore di etanolo introduce inoltre un fattore di infiammabilità che modifica la valutazione dell'uscita dello sfiato, dell'arresto di fiamma, della copertura con gas inerte e delle fonti di innesco vicine.

La risposta pratica: utilizzare uno sfiato pressione-vuoto, quindi dimensionarlo in base allo scenario operativo

Per un serbatoio atmosferico in acciaio inox normalmente chiuso, la configurazione usuale prevede una PVRV montata sul serbatoio con funzioni separate di sovrappressione e depressione. Dovrebbe aprirsi prima che il serbatoio raggiunga la sua pressione di progetto positiva o negativa ammissibile. La valvola non viene selezionata semplicemente perché dispone di una dimensione di connessione comune, ad esempio 2 pollici; la sua portata certificata o documentata deve soddisfare le portate richieste di inspirazione ed espirazione alle pressioni di taratura selezionate.

Una configurazione di sfiato adatta per un serbatoio di stoccaggio per liquori da 5000L comprende comunemente:

• Un percorso di scarico della pressione per il riempimento del liquido, l'espansione termica del vapore e possibili scenari di esposizione al calore, ove richiesto dalla base di progetto applicabile.
• Un percorso di sfiato del vuoto per il pompaggio del prodotto in uscita, il raffreddamento rapido, la condensazione dopo la pulizia con vapore o acqua calda e le variazioni della temperatura del serbatoio.
• Una configurazione di scarico che non rilasci vapori infiammabili accanto a passaggi pedonali, prese d'aria, apparecchiature elettriche o fonti di innesco.
• Protezione da contaminazione, insetti, ingresso di agenti atmosferici o accumulo d'acqua, senza limitare il flusso d'aria richiesto.
• Comandi di isolamento che non possano inavvertitamente lasciare il dispositivo di sicurezza bloccato rispetto al serbatoio durante il funzionamento.

Quando il recipiente è progettato come serbatoio atmosferico, la pressione di taratura della PVRV deve rimanere entro i limiti di pressione e vuoto dichiarati dal produttore del serbatoio. Un serbatoio dall'aspetto robusto può comunque essere vulnerabile al collasso da vuoto, specialmente dopo una pulizia a caldo seguita dal raffreddamento o quando il prodotto viene trasferito rapidamente in uscita con aria di ricambio insufficiente.

Iniziare dal liquore e dal modo in cui viene utilizzato il serbatoio

“Liquore” può riferirsi a prodotti con comportamenti del vapore molto diversi. Una bevanda miscelata a basso contenuto alcolico, un distillato ad alta gradazione alcolica e un serbatoio contenente acqua di lavaggio residua ricca di alcol non generano lo stesso profilo di rischio. La concentrazione di alcol, la temperatura di stoccaggio, la composizione dello spazio di testa e l'eventuale stoccaggio del prodotto sotto azoto influenzano tutti la decisione relativa allo sfiato.

Nella produzione quotidiana, le domande più rilevanti sono spesso operative piuttosto che teoriche:

• Qual è la portata massima di riempimento e più di una fonte di trasferimento può alimentare il serbatoio?
• Qual è la portata massima di scarico, incluso il pompaggio verso filtrazione, miscelazione, imbottigliamento o un altro recipiente?
• Il serbatoio può essere riscaldato, raffreddato o esposto a fluido CIP caldo?
• Il serbatoio sarà pulito con vapore o chimicamente, seguito da risciacquo con acqua fredda?
• Il serbatoio si trova al chiuso, all'aperto o in un'area classificata dove può essere presente vapore di alcol?
• Il serbatoio è sfiatato direttamente in atmosfera, collegato a una linea di recupero vapori o gestito con una copertura di gas inerte?

La portata di trasferimento del liquido determina frequentemente il normale dimensionamento dello sfiato. Durante il riempimento, il vapore spostato deve uscire almeno alla stessa velocità con cui entra il liquido. Durante lo svuotamento, aria o gas inerte devono entrare almeno alla stessa velocità con cui esce il liquido. I casi termici possono diventare più gravosi quando un serbatoio viene lavato a caldo e poi si raffredda rapidamente, poiché la condensazione del vapore può creare vuoto più rapidamente del normale prelievo del prodotto.

Non considerare lo scarico della pressione e lo sfiato di emergenza come la stessa cosa

Una PVRV normale gestisce la respirazione ordinaria e moderate deviazioni di pressione o vuoto. Potrebbe non essere sufficiente per ogni evento anomalo. Lo scarico di emergenza della pressione deve essere considerato separatamente quando la posizione del serbatoio, il contenuto, la costruzione e i requisiti di sicurezza applicabili identificano un caso credibile di esposizione al fuoco o al calore esterno.

Lo sfiato di emergenza può assumere forme diverse: un dispositivo di sicurezza di emergenza più grande, un coperchio di passo d'uomo di emergenza incernierato progettato per il servizio di scarico, oppure un'altra configurazione ingegnerizzata di scarico della pressione. L'opzione appropriata dipende dalla pressione ammissibile del recipiente, dall'ambiente di installazione e dallo scenario di scarico richiesto. Un normale passo d'uomo sanitario non è automaticamente uno sfiato di emergenza. Né un'apertura di emergenza dovrebbe essere selezionata senza confermare che la pressione di apertura, il comportamento di flusso, le caratteristiche di richiusura e la pulibilità igienica siano appropriati.

Per un serbatoio di stoccaggio per liquori da 5000L, la revisione progettuale dovrebbe distinguere queste due domande:

Quando è appropriato un arrestatore di fiamma

Un arrestatore di fiamma viene spesso preso in considerazione quando il serbatoio contiene alcol a una concentrazione in grado di generare vapore infiammabile e lo sfiato comunica con l'atmosfera. Il suo scopo è impedire che un fronte di fiamma si propaghi attraverso il percorso dello sfiato verso il serbatoio. Tuttavia, non sostituisce il controllo delle fonti di innesco, la classificazione delle aree pericolose, il collegamento equipotenziale e la messa a terra o una posizione sicura dello scarico dello sfiato.

Gli arrestatori di fiamma aggiungono anche una perdita di pressione e possono essere ostruiti da residui, insetti, umidità o depositi di pulizia. Tale restrizione deve essere inclusa nel calcolo della capacità dello sfiato. Installare un arrestatore dopo aver dimensionato la PVRV può lasciare un sistema apparentemente protetto ma incapace di far passare il flusso di scarico richiesto alla pressione ammissibile del serbatoio.

In un'applicazione sanitaria per liquori, scegliere un progetto che possa essere ispezionato e sottoposto a manutenzione senza creare un punto persistente di contaminazione. Il percorso dello sfiato dovrebbe evitare bracci morti in cui possano accumularsi condensa o depositi di vapore del prodotto. Un semplice cappello antipioggia non deve essere considerato come protezione dalla fiamma, e un arrestatore di fiamma non deve essere considerato come filtrazione igienica.

La copertura con azoto può ridurre l'esposizione all'ossigeno, ma non elimina la necessità di dispositivi di sicurezza

Alcune operazioni di stoccaggio dei liquori utilizzano una copertura con azoto per ridurre l'assorbimento di ossigeno, limitare l'evaporazione o ridurre la quantità d'aria che entra nel serbatoio durante il prelievo. Ciò può essere utile per la costanza del prodotto, specialmente quando sono importanti componenti aromatici sensibili all'ossigeno o il controllo dello spazio di testa. Tuttavia, un sistema di copertura richiede comunque una protezione indipendente contro sovrapressione e vuoto.

Il regolatore di copertura può guastarsi in posizione aperta o chiusa, oppure non riuscire a rispondere abbastanza rapidamente a un evento di trasferimento o raffreddamento rapido. Il serbatoio necessita pertanto di un dispositivo di sicurezza della pressione al di sopra della normale pressione di copertura e di un percorso di sfiato del vuoto che protegga il recipiente in caso di interruzione dell'alimentazione di azoto. I punti di taratura devono essere coordinati affinché il regolatore di copertura operi nelle condizioni normali, mentre la PVRV resti chiusa finché non si verifica una deviazione anomala.

Dove viene utilizzato azoto, le procedure di sicurezza dovrebbero affrontare anche il rischio di atmosfera carente di ossigeno intorno a spazi chiusi e aree a livello basso. Il fatto che l'azoto non sia infiammabile non rende sicura ogni condizione operativa.

La costruzione sanitaria è importante perché lo sfiato fa parte dell'ambiente del prodotto

Sebbene il sistema di sfiato svolga principalmente una funzione di sicurezza, può influire sulla qualità del liquore. Uno sfiato mal configurato può ammettere polvere, umidità, insetti o residui di prodotti chimici di pulizia. Può inoltre diventare una fonte di trasferimento di odori o contaminazione microbica quando vengono stoccati prodotti a minore contenuto alcolico.

La parte superiore del serbatoio dovrebbe fornire un accesso adeguato per l'ispezione e la pulizia della connessione dello sfiato, della PVRV e di qualsiasi tubazione associata. Una finitura interna liscia, una geometria superiore drenabile e una copertura CIP correttamente posizionata riducono la possibilità di depositi trattenuti. Per apparecchiature che combinano stoccaggio con miscelazione o regolazione della temperatura, questi dettagli dovrebbero essere progettati insieme anziché aggiunti dopo la fabbricazione.

Ad esempio, una configurazione di recipiente basata suserbatoi di miscelazione in acciaio inox per bevande può includere un passo d'uomo superiore, una sfera di lavaggio rotante CIP, una sonda RTD, una camicia di raffreddamento, una valvola di campionamento e una connessione PVRV da 2 pollici. Tali caratteristiche possono supportare un funzionamento sanitario, ma la presenza di una connessione PVRV da 2 pollici non dimostra che un dispositivo da 2 pollici sia adeguato per uno specifico servizio di stoccaggio di liquori da 5000L. Devono comunque essere verificati il requisito di portata, la pressione di taratura, le perdite nelle tubazioni, le perdite dell'arrestatore di fiamma e le velocità di processo.

Una sequenza di revisione che evita errori comuni di selezione

1. Confermare i limiti del recipiente. Ottenere la pressione interna ammissibile e il vuoto ammissibile dal disegno del serbatoio o dal produttore. Non utilizzare lo spessore nominale della parete come sostituto di questi valori.
2. Documentare tutti i casi di flusso. Includere le portate massime di riempimento e svuotamento, le condizioni CIP, le variazioni di temperatura, il flusso di gas inerte e qualsiasi collegamento a collettori di sfiato comuni.
3. Definire il pericolo del vapore. Registrare la concentrazione di alcol, la temperatura di stoccaggio prevista, la posizione del serbatoio, le condizioni di ventilazione e le potenziali fonti di innesco vicino allo scarico dello sfiato.
4. Calcolare la capacità richiesta. Dimensionare sia lo scarico della pressione sia quello del vuoto utilizzando il metodo ingegneristico applicabile o uno standard riconosciuto per lo sfiato dei serbatoi. Includere perdite di linea e restrizioni dovute a filtri, arrestatori, gomiti e collettori.
5. Impostare correttamente le pressioni dei dispositivi. Le impostazioni di pressione e vuoto devono proteggere il serbatoio prima che siano raggiunti i limiti di progetto, evitando al contempo aperture indesiderate durante il normale funzionamento.
6. Rivedere il percorso di uscita. Un dispositivo di sicurezza con capacità sufficiente può comunque creare un pericolo sul sito se il vapore di alcol viene scaricato in un'area non idonea.
7. Pianificare la manutenzione. Stabilire intervalli di ispezione per le superfici di tenuta della valvola, gli elementi dell'arrestatore di fiamma, le reti, gli scarichi e le guarnizioni. Uno sfiato contaminato o verniciato non è uno sfiato funzionante.

Segnali di avvertimento durante il funzionamento

Odore ripetuto di vapore vicino alla parte superiore del serbatoio, vibrazioni della PVRV, perdita di prodotto inspiegabile, un pannello del serbatoio che mostra deformazione verso l'interno o un passo d'uomo che diventa difficile da aprire dopo il raffreddamento meritano tutti un'indagine. Questi segnali possono indicare punti di taratura errati, sfiato sottodimensionato, scarico del vuoto ostruito, velocità di trasferimento eccessiva, regolatore di copertura guasto o scarico che avviene dove non dovrebbe.

Non intervenire tappando, chiudendo con un cappuccio o isolando uno sfiato che si apre frequentemente. L'apertura frequente è di solito la prova che la pressione operativa, la velocità di trasferimento, la regolazione del dispositivo o la configurazione di gestione dei vapori devono essere riesaminati. Per prodotti contenenti alcol, qualsiasi modifica al percorso dello sfiato dovrebbe inoltre essere valutata in relazione al rilascio di vapori infiammabili e al controllo dell'innesco.

Il progetto di sfiato richiesto per un serbatoio di stoccaggio per liquori da 5000L è quindi un sistema ingegnerizzato basato su PVRV, dimensionato per l'effettiva domanda di inspirazione ed espirazione, con lo scarico di emergenza considerato separatamente e la protezione dalla fiamma valutata in base al pericolo dei vapori del liquore e alle condizioni di installazione. Il volume del serbatoio fornisce un punto di partenza per la revisione; non determina da solo la dimensione della valvola, la pressione di taratura o la necessità di un arrestatore di fiamma.