Quali sono le regole per il funzionamento in parallelo rispetto a quello in serie dei serbatoi di stoccaggio
Creato il 09.09
Quali sono le regole per il funzionamento in parallelo rispetto a quello in serie dei serbatoi di stoccaggio
Il funzionamento in parallelo collega i serbatoi a un collettore comune in modo che condividano il flusso a un livello comune; il funzionamento in serie convoglia lo scarico di un serbatoio in quello successivo, così ogni stadio svolge una parte del compito. Le regole sono semplici: i serbatoi in parallelo richiedono uguale quota di ingresso, un controllo di livello che non lasci a secco nessun serbatoio, valvole di isolamento su ogni ramo e una valvola di non ritorno per impedire il riflusso; i serbatoi in serie richiedono un collegamento a gravità a flusso libero, una fascia di livello sul primo serbatoio e pompe dimensionate per la prevalenza massima. Scegliere il parallelo per capacità e ridondanza, la serie per un compito di processo a stadi.
Un ingegnere di impianto in piedi davanti a un parco serbatoi con tre recipienti e una pompa ha davanti a sé una decisione che compare nel P&ID e poi determina silenziosamente il carico di manutenzione per il decennio successivo. Quali sono le regole per il funzionamento in parallelo rispetto a quello in serie dei serbatoi di stoccaggio? Derivano dal processo, non dal disegno delle tubazioni. Se i serbatoi esistono per contenere una maggiore quantità dello stesso fluido, vanno messi in parallelo su un collettore comune. Se esistono perché ciascuno svolga una parte del lavoro — equalizzazione poi trattamento poi affinamento, oppure acqua grezza poi filtrazione poi distribuzione — vanno messi in serie. Gli errori sono prevedibili e costosi: un collettore in parallelo senza valvola di non ritorno che lascia che una pompa prosciughi un serbatoio mentre l'altro si riempie, oppure un treno in serie in cui la banda di livello del primo serbatoio non riesce ad alimentare il secondo alla portata di punta.
Funzionamento in parallelo: un collettore, livello comune, flusso condiviso
Il funzionamento in parallelo è la risposta giusta quando il compito è lo stoccaggio, e la sua regola è l'idraulica uniforme. Ogni serbatoio nel gruppo in parallelo deve vedere lo stesso livello del liquido e la stessa condizione di ingresso, altrimenti la portata non si distribuirà in modo uniforme. Ciò significa che i rami del collettore di ingresso devono essere alla stessa quota, i tubi di derivazione devono essere dimensionati in modo comparabile affinché un serbatoio non costituisca un percorso a bassa resistenza, e ogni ramo necessita di una valvola di isolamento affinché un singolo serbatoio possa essere messo fuori servizio per l'ispezione senza svuotare l'impianto. Una valvola di non ritorno su ciascun ramo del serbatoio è la protezione standard contro il riflusso: se la pompa si ferma e la colonna in un ramo è più alta, il serbatoio più alto spingerà il liquido in quello più basso anziché mantenere la posizione. Il controllo di livello in un banco in parallelo è normalmente affidato a un unico strumento comune, e agli altri serbatoi è consentito galleggiare allo stesso livello; il controllo di livello indipendente su ciascun serbatoio crea conflitti tra i circuiti ed è la causa più comune di un gruppo in parallelo che non si stabilizza mai. Queste sono le regole operative per il funzionamento in parallelo rispetto a quello in serie dei serbatoi di stoccaggio sul campo, e cambiano con il compito anziché con il numero di recipienti.
Funzionamento in serie: servizio a stadi con passaggio a gravità
Il funzionamento in serie è la risposta giusta quando ogni serbatoio è una fase di processo anziché un serbatoio di accumulo. In una batteria in serie il primo serbatoio riceve la corrente e la trasmette al secondo, e così via, per cui la banda di livello su ciascun serbatoio governa la portata che può trasmettere verso il basso. Il collegamento tra le fasi dovrebbe essere un percorso libero, a gravità, completamente aperto, dimensionato per la portata istantanea di punta con un franco positivo, non una linea strozzata che l'operatore deve inseguire. Dove una fase richiede pompe anziché un passaggio a gravità, la pompa deve essere dimensionata per il sollevamento nel caso peggiore, cioè il livello del serbatoio più basso della serie nel momento della domanda di punta, e deve avere un ritorno di portata minima affinché un percorso a valle chiuso non la faccia funzionare a mandata chiusa. Il serbatoio intermedio in una batteria in serie è spesso quello che nessuno progetta adeguatamente, perché l'ingegnere dimensiona con cura il primo e l'ultimo serbatoio e lascia quello centrale alla disposizione delle tubazioni.
Isolamento, ridondanza e accesso per la manutenzione
Qualunque sia la disposizione, le valvole decidono se il sistema può essere mantenuto. Ogni serbatoio necessita di un'isolamento in ingresso, un isolamento in uscita e un percorso di bypass sufficientemente grande da mantenere l'impianto in funzione a portata ridotta quando quel serbatoio è fuori servizio. In un banco in parallelo, normalmente si tratta di due valvole su un ramo con un pezzo di tubo cieco tra di esse, in modo che il ramo possa essere isolato e le tubazioni lavate senza fermare il collettore. In una batteria in serie, il bypass è ciò che mantiene vivo l'impianto durante l'ingresso in un serbatoio; senza di esso, la prima fermata di un serbatoio arresta la batteria. Dove i serbatoi contengono liquidi pericolosi o maleodoranti, il bypass necessita anche di una soluzione di contenimento, perché il percorso di isolamento e drenaggio deve andare da qualche parte che non sia il pavimento della sala pompe. Letto in questo modo, quali sono le regole per il funzionamento in parallelo rispetto a quello in serie dei serbatoi di stoccaggio in servizio si riducono a tre verifiche: un livello comune, dimensionamento dei rami comparabile e una valvola di non ritorno su ogni serbatoio.
Specifica Tecnica
Parametro | Valore / Intervallo Tipico | Nota |
Quota di ingresso parallelo | Uguale tra i serbatoi | Necessario per una distribuzione uniforme del flusso |
Dimensionamento delle tubazioni di derivazione | Comparabile tra le derivazioni | Impedisce che un serbatoio assorba il flusso |
Protezione contro il riflusso | Valvola di ritegno per ramo | Impedisce il flusso incrociato tra i serbatoi |
Isolamento | Valvola di ingresso e uscita per serbatoio | Per l'ispezione senza svuotamento completo |
Bypass | Dimensionato per una portata ridotta | Mantiene l'impianto in funzione durante l'ingresso nel serbatoio |
Passaggio in serie | Percorso a gravità libera, dimensionato per la portata di punta | Con franco positivo |
Sollevamento della pompa in serie | Caso peggiore livello minimo del serbatoio | Requisito di pressione residua aggiuntivo |
Controllo di livello | Uno strumento comune per banco | Evitare il conflitto tra anelli |
Tipo di vasca | GFS bullonato o epossidico, atmosferico | Non un sistema in pressione |
Giunto | Flangiato, guarnizione EPDM, bulloni di grado 8.8 | Serrabile nuovamente in caso di fermo |
Scegliere tra i due per un progetto reale
Il test è semplice: il secondo serbatoio contiene lo stesso fluido in una condizione diversa, o un fluido diverso nella stessa condizione? Se contiene lo stesso fluido per ottenere capacità o ridondanza, il parallelo è corretto e lo sforzo progettuale si concentra sul collettore e sul controllo di livello. Se contiene fluido in una condizione diversa — dopo neutralizzazione, dopo trattamento biologico, dopo filtrazione — la serie è corretta e lo sforzo progettuale si concentra sulle quote di passaggio e sulle bande di livello intermedie. Esiste un terzo caso che molti progetti richiedono: un banco in parallelo di serbatoi identici che alimenta un treno in serie, comune dove un grande volume di equalizzazione è suddiviso in due o tre recipienti per ragioni di layout ma il processo a valle si aspetta un passaggio a stadi. Tale combinazione funziona se il banco in parallelo scarica in un collettore comune che alimenta il primo serbatoio in serie, e fallisce se il banco e il treno condividono un unico collettore senza una valvola di regolazione tra di essi.
Caso Progetto
Progetto | Posizione | Prodotto | Capacità | Ambito |
Serbatoio acqua grezza | Namibia | Serbatoio GFS | 44.900 m³ | supervisione della fornitura e della costruzione |
Stoccaggio acqua antincendio, due serbatoi | Sichuan, Cina | Serbatoio antincendio GFS | 8.930 m³ | supervisione della fornitura e della costruzione |
Serbatoi per acqua potabile | Malaysia | Serbatoi per acqua potabile GFS | 20.380 m³ | fornitura e supervisione della costruzione |
Capacità ingegneristica di Center Enamel
Center Enamel (Shijiazhuang Zhengzhong Technology Co., Ltd) progetta e fabbrica serbatoi di stoccaggio bullonati dal 2008. In qualità di primo produttore cinese di serbatoi in vetro-acciaio (GFS), l'azienda detiene quasi 200 brevetti relativi allo smalto, produce circa 300.000 lastre di acciaio smaltato all'anno, ha completato oltre 30.000 progetti installati e fornisce i propri serbatoi in oltre 100 paesi. Il nuovo stabilimento produttivo di 150.000 m² è stato aggiunto per aumentare la capacità produttiva, e i singoli serbatoi vengono forniti fino a 60.000 m³. La produzione è gestita secondo le norme ISO 9001 e ISO 45001, con certificazioni di prodotto tra cui NSF/ANSI 61, WRAS, FDA, LFGB, CE (EN 1090), ISO 28765, FM, BSCI ed EUROCODE, e la progettazione fa riferimento alle norme AWWA D103-09, AWWA C550 e NFPA ove richiesto dall'applicazione.
Per i sistemi multi-serbatoio ciò significa fornire la famiglia di serbatoi con ugelli, quote e schemi di penetrazione abbinati, in modo che il collettore parallelo e il passaggio in serie si trovino su disegni che corrispondono al mantello del serbatoio invece di essere risolti in campo.
Domande frequenti
D1: Quando si devono far funzionare i serbatoi in parallelo?
A1: Quando immagazzinano lo stesso fluido per ottenere capacità, ridondanza o disponibilità a stadi. Il parallelo è la risposta standard per acqua antincendio, acqua grezza e set di equalizzazione, e le regole di progettazione sono: uguale quota di ingresso, dimensionamento comparabile delle diramazioni, una valvola di isolamento e una valvola di non ritorno per ogni diramazione.
D2: Quando i serbatoi devono essere in serie?
A2: Quando ciascun recipiente esegue una fase del processo, come equalizzazione, poi trattamento biologico, poi affinamento. I treni in serie fanno passare il fluido da un serbatoio al successivo, quindi le bande di livello intermedie e la quota di passaggio a gravità sono i dettagli di progettazione determinanti.
D3: È necessaria una valvola di non ritorno su ogni diramazione di serbatoio in parallelo?
A3: Sì nella maggior parte dei casi. Senza di essa, il serbatoio con il livello del liquido più alto spingerà il flusso indietro nel serbatoio più basso quando la pompa si ferma, il che sembra un problema di controllo del livello ma è un problema di tubazioni.
D4: Quante vasche dovrebbero funzionare in parallelo?
R4: Quante ne richiede il piano di manutenzione e quante ne consente l'area. Due ti danno la possibilità di ispezionarne una mentre l'altra resta in servizio; tre aggiungono una terza finestra di fermo ma aggiungono un terzo ramo e un controllo di livello più complicato.
D5: Una vasca bullonata può essere utilizzata in entrambe le configurazioni?
R5: Sì. Le vasche bullonate in vetro-fuso-acciaio e in epossidica sono recipienti atmosferici adatti sia a gruppi in parallelo sia a treni in serie; il tipo di vasca non cambia le regole di tubazione, ma un mantello bullonato può essere sollevato o esteso successivamente, il che si adatta a un banco in parallelo che cresce con la domanda.
D6: Cosa causa l'oscillazione di un banco di vasche in parallelo?
A6: Controllo indipendente del livello su ciascun serbatoio, oppure una diramazione significativamente più grande delle altre in modo che un serbatoio riceva la maggior parte della portata. La soluzione abituale è uno strumento di livello comune per il gruppo più dimensionamento comparabile delle diramazioni.
Il funzionamento in parallelo rispetto a quello in serie deriva dal processo, non dall'abitudine: fluido identico e necessità di capacità o ridondanza indicano il parallelo, un dovere di processo a stadi indica la serie, e i dettagli progettuali sono una valvola di non ritorno per ramo, uno strumento di livello comune, isolamento e un bypass su ogni serbatoio. Azzecca questi quattro elementi e il parco serbatoi funzionerà senza problemi per decenni. Inviaci il tuo diagramma di flusso e il set di serbatoi e rivedremo la disposizione, restituendoti le note su tubazioni e controllo di livello insieme alla specifica dei serbatoi.
Parla con un ingegnere
Invia il tuo diagramma di flusso del processo, il numero e le dimensioni dei serbatoi, il dovere e la prevalenza della pompa, se i serbatoi contengono condizioni del fluido uguali o diverse e l'accesso richiesto per la manutenzione. Esamineremo la disposizione in parallelo rispetto a quella in serie, segnaleremo i rischi relativi alle tubazioni e all'isolamento e restituiremo l'ambito dei serbatoi e degli ugelli per il tuo archivio.
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