Come scegliere il riscaldamento antigelo per la protezione da sovrapressione e sottopressione?

Il riscaldamento antigelo per la protezione da sovrapressione e sottopressione viene scelto in funzione della temperatura progettuale minima del sito, della struttura della protezione e della classificazione delle zone a rischio di esplosione. Il suo scopo è mantenere il liquido di protezione (solitamente acqua o una sua miscela) allo stato fluido e garantire la pervietà dei canali di sfiato. Trattandosi di un elemento di sicurezza, vige il principio che il riscaldamento deve essere monitorato e qualsiasi guasto deve essere segnalato, non scoperto a posteriori.

Perché serve la protezione e perché il gelo è pericoloso

Un serbatoio di gas, compreso quello con tetto a membrana, richiede una protezione contro eccessive sovrapressioni e sottopressioni. Una delle soluzioni è la protezione liquida: la pressione di intervento dipende dall’altezza della colonna di liquido (orientativamente, 10 mm di colonna d’acqua corrispondono a circa 1 mbar). Se il gas supera la pressione, sposta il liquido e fuoriesce. Se il liquido congela, si forma un tappo di ghiaccio: la protezione o non interviene o lo fa a una pressione molto più elevata di quella prevista. I dettagli dei rischi per i serbatoi sono descritti nel testo sul serbatoio di biogas con tetto a doppia membrana].

Le strutture possono essere diverse (valvole liquide, protezioni meccaniche, sistemi combinati), pertanto si parte sempre dalla documentazione del produttore.

Criteri per la scelta del riscaldamento

1. Condizioni progettuali. Si assume la temperatura minima che può verificarsi nella località, tenendo conto del vento e di periodi prolungati di gelo. Non è sufficiente la media invernale; il congelamento è un evento estremo.

2. Cosa riscaldare esattamente. Non solo il recipiente contenente il liquido. Sono a rischio anche le tubazioni di collegamento, i raccordi, gli sfiati, gli scarichi e le valvole. L’errore più comune: serbatoio riscaldato, scarico congelato.

3. Isolamento. La potenza termica è solo metà della soluzione. L’isolamento con protezione dall’umidità determina quanta potenza è necessaria e se il sistema funzionerà in presenza di vento forte. Un isolamento umido perde le sue proprietà.

4. Tipo di riscaldamento. Di solito sono disponibili: cavi scaldanti con regolazione (autorregolanti o a potenza costante), circuito di acqua calda dell’impianto tecnologico e locale riscaldato (involucro o container). Il circuito di acqua calda può essere più economico in esercizio, ma dipende dal funzionamento della fonte di calore; i cavi dipendono dall’alimentazione elettrica. Per i punti critici si considera un sistema ridondante.

5. Zona a rischio di esplosione. Se l’elemento riscaldante o il sensore si trovano in una zona a rischio, devono essere conformi ai requisiti per le apparecchiature in ambienti con pericolo di esplosione (direttiva 2014/34/UE) e possedere classe di temperatura e gruppo conformi al documento di protezione contro le esplosioni dell’impianto (direttiva 1999/92/CE). La temperatura superficiale non deve superare il limite ammesso per quella zona. La scelta viene effettuata da una persona con le competenze appropriate, sulla base di una valutazione del rischio. Vedi ATEX nell’impianto di biogas].

6. Fluido. L’aggiunta di glicole abbassa la temperatura di congelamento, ma modifica la densità e di conseguenza la pressione di intervento. È necessario ricalcolarla e concordarla con il produttore. Si aggiungono questioni di sicurezza e ambientali (smaltimento, rischio di fuoriuscite).

Monitoraggio e manutenzione

• Sensore di temperatura nel punto più freddo del sistema (non solo vicino al riscaldatore) con allarme in sala controllo.
• Controllo del consumo di corrente da parte del circuito riscaldante: assenza di consumo significa assenza di riscaldamento, anche se l’interruttore è acceso.
• Alimentazione da un circuito resistente a interruzioni di tensione; per i sistemi critici, alimentazione di riserva.
• Ispezione pre-stagionale: stato dell’isolamento e delle protezioni, tenuta, valori di regolazione del termostato, verifica che il liquido sia al livello corretto.
• Registrazione dei controlli nel giornale di esercizio.

Errori tipici

In caso di dubbi sulla scelta o modifiche al sistema di protezione, è necessario fare riferimento alle istruzioni dell’impianto, alla documentazione del produttore e a personale qualificato. Ricordiamo che questo testo descrive criteri, non sostituisce un progetto né una valutazione del rischio. Il bilancio termico di un impianto di biogas in inverno è trattato nel testo Bilancio termico di un impianto di biogas in inverno].

Come pianificare la scelta passo dopo passo

La scelta è meglio condurla come un breve processo decisionale. Innanzitutto, si raccoglie la documentazione della protezione (tipo, fluido, altezza della colonna di liquido, dimensioni delle tubazioni) e i dati climatici della località. Successivamente, si individuano quali elementi del sistema possono congelare e, per ciascuno, si sceglie il metodo di protezione: involucro riscaldato, circuito di calore o cavo scaldante con isolamento. Poi si verificano i requisiti delle zone a rischio di esplosione e si selezionano i componenti con la certificazione appropriata. Infine, si progetta il monitoraggio e il piano di ispezioni. La documentazione delle modifiche va conservata insieme al documento di protezione contro le esplosioni, e ogni modifica al sistema di protezione deve essere sottoposta a valutazione del rischio.

Domande di controllo per il progettista e l’esercente

• Qual è la temperatura progettuale minima e si è tenuto conto del vento?
• Tutti gli elementi contenenti liquido (recipiente, scarico, tubazioni di collegamento) sono protetti?
• Cosa accade alla protezione se manca l’alimentazione elettrica per più di qualche ora?
• Chi e con quale tempestività viene informato di un guasto al riscaldamento?
• La modifica del liquido o degli additivi è stata ricalcolata e approvata dal produttore?