Durata di vita dei regolatori per gas compressi

I regolatori per gas compressi, se utilizzati in maniera scorretta, possono creare situazioni pericolose, come fughe di gas tossici, infiammabili o asfissianti, fino ad arrivare ad una possibile esplosione o un incendio. Per questo motivo essi devono essere utilizzati solo da personale qualificato e consapevole dei rischi che possono derivare.

I regolatori per gas compressi sono costantemente sottoposti a sollecitazioni dovute alla pressione delle bombole. Inoltre, le parti interne entrano costantemente in contatto con gas moderatamente o altamente corrosivi. Gli ambienti corrosivi esterni possono causare la formazione di ruggine su molle e manometri, la decolorazione dei raccordi e possono ossidare seriamente la superficie esterna del prodotto. Per quanto tempo un regolatore può funzionare correttamente in condizioni proibitive? Con quale frequenza è necessario controllarlo e sostituirlo? Quali test dovrebbero essere inclusi nella tabella di manutenzione preventiva? Queste domande vengono rivolte frequentemente ai produttori dagli utilizzatori finali. Le risposte sono varie e, talvolta, complesse.

Si prenda in considerazione il cliente “A”. Questo cliente consuma una bombola di argon ogni sei mesi, pressurizzando il regolatore una volta a settimana all'interno di una camera bianca dove la temperatura, l'umidità e altri fattori ambientali sono costanti. Questo regolatore può durare più di 25 anni senza necessità di rinnovo o sostituzione dei componenti principali. Alcuni clienti Harris hanno utilizzato lo stesso regolatore in queste condizioni di lavoro dagli anni '40 senza problemi, ma si tratta di casi estremi. Lo si confronti ora con il cliente “B”, che utilizza un regolatore con flussometro per argon/anidride carbonica per diverse ore al giorno su una piattaforma petrolifera al largo della costa del golfo del Mississippi. A causa dell'aria salina e delle rigide condizioni ambientali tipiche di una piattaforma e della zona circostante, questo regolatore potrebbe richiedere una revisione totale o una sostituzione dopo appena tre mesi. Alla luce della varietà delle applicazioni, la speranza di vita di un regolatore per gas compressi cambia molto a seconda dell’uso che se ne fa e dell'ambiente di utilizzo.

Fattori che influenzano la durata di vita del regolatore
Tipo di gas utilizzato.  E’ fondamentale conoscere le proprietà del gas utilizzato e si può contattare il fornitore per ricevere assistenza durante la selezione del regolatore più adatto al tipo di gas che si andrà ad utilizzare. I regolatori per argon, elio ed azoto (CGA 580) avranno, in di determinate condizioni, una vita utile superiore rispetto a quelli utilizzati per l'idrogeno, il cloruro e il solfuro di idrogeno (CGA 330), poiché questi ultimi sono più corrosivi.

Alcuni gas non corrosivi, in determinati ambienti, possono essere reattivi. Ad esempio, l'anidride carbonica può reagire con l'umidità o la condensa che si forma all'interno di un regolatore, generando acido carbonico. Si tratta di un acido relativamente debole, ma potrebbe attaccare alcuni elementi elastomerici nel tempo e ridurre la vita utile del regolatore per CO2. Per evitare che il gas influisca negativamente sulla vita utile del regolatore, si consiglia di contattare il fornitore per valutare l'applicazione e il tipo di componenti metallici e non metallici presenti in esso.

Ambiente di utilizzo. Molte applicazioni richiedono l'utilizzo dei regolatori in un ambiente esterno, con conseguente esposizione a pioggia, neve, ghiaccio e umidità/salinità elevata. Tali condizioni possono ridurre notevolmente la vita utile dei componenti del regolatore. I manometri sono spesso dotati di scatole di acciaio, che rischiano di arrugginire se esposte a pioggia, neve o ghiaccio. Anche la maggior parte delle molle di regolazione della pressione è in acciaio e, sebbene si trovino all'interno del regolatore, in un ambiente umido andranno incontro col tempo ad un processo di corrosione. Le leghe in acciaio e a base di rame (ottone) sono normalmente in contatto all'interno e all'esterno del regolatore. Sebbene uno o entrambi i componenti possano essere verniciati o placcati, non si deve ignorare la corrosione elettrochimica (galvanica). La corrosione o il danneggiamento definitivo dei componenti in ambienti particolarmente rigidi può essere accelerato. I produttori e gli utilizzatori finali dei regolatori devono tenere in considerazione tutti questi fattori al momento dell'acquisto.

Elastomeri.   Molti regolatori industriali hanno componenti elastomerici, come membrane in neoprene rinforzato, sedi o guarnizioni in viton, o-ring in nitrile, ecc. Gli elastomeri possono essere molto sensibili agli sbalzi di temperatura. Nel tempo (normalmente nell'arco di anni), questi materiali tendono a diventare fragili o a incrinarsi. Tale deterioramento può causare delle perdite dal regolatore.

Anomalie ricorrenti
Le anomalie dei componenti interni causano di frequente fughe di gas nell'atmosfera. Esternamente non sono visibili segnali che possano indicare il guasto di un componente principale. Nei regolatori, le aree di maggiore attenzione sono due. La prima riguarda la fuga di gas nell'atmosfera da condotti esterni o dalla membrana. Le fuoriuscite dai condotti sono rare, salvo in caso di sostituzione dei raccordi e dei manometri o di serraggi inferiori a quelli consigliati. Una fuoriuscita può anche verificarsi se le filettature dei condotti sono state danneggiate.

Le membrane sono componenti flessibili, dinamici, che si muovono assialmente al passaggio del gas e delle pressioni attraverso il regolatore. Un ciclo va dalla pressurizzazione della membrana al rilascio di tale pressione. Le membrane devono avere una vita utile minima di 25.000 cicli se composte da elastomeri e di 10.000 cicli se composte da materiale metallico (in genere acciaio inossidabile). Le infiltrazioni dalle membrane si verificano se si supera la normale vita utile. In genere, questa casistica risulta più problematica in caso di membrane metalliche piuttosto che elastomeriche. Una flessione eccessiva della membrana metallica può causare un'incrinatura radiale, consentendo la fuga di gas attraverso il foro di ventilazione nella campana.

Il secondo tipo di anomalia del regolatore, probabilmente il più diffuso, è rappresentato dalle perdite interne. Esse possono verificarsi in caso di danneggiamento o spostamento di una sede a causa di un corpo estraneo, come una scheggia metallica. Quando la sede non può essere completamente chiusa, la pressione di uscita non sarà mantenuta e la pressione del regolatore non potrà raggiungere uno stato di equilibrio. La pressione di uscita continuerà ad aumentare fino all'attivazione del meccanismo di rilascio di sicurezza del regolatore (in genere una valvola di sicurezza o un foro con membrana). L'individuazione di tale anomalia è relativamente semplice se il dispositivo è dotato di un manometro che misura la pressione regolata. La pressione del manometro inizierà ad aumentare al di sopra del punto impostato e continuerà a crescere. Ciò creerà una condizione potenzialmente pericolosa qualora qualsiasi attrezzatura a valle fosse soggetta a pressioni superiori al limite nominale. I regolatori devono essere regolarmente controllati per evitare quanto sopra descritto.

La maggiore durata del regolatore dipende da una buona manutenzione
Una corretta e periodica manutenzione del regolatore è fondamentale al fine di evitare i tempi di fermo per guasto ed aumentare la sicurezza sul posto di lavoro. Si dovranno verificare le prestazioni del dispositivo a intervalli regolari, rilevando eventuali perdite esterne o interne ed attuando un rapido intervento in caso di anomalie.

Il regolatore deve essere rimosso dal servizio almeno ogni cinque anni (con maggiore frequenza in caso di ambienti di lavoro particolarmente ostici) ed inviato al produttore o a un distributore da lui autorizzato, per essere controllato e sottoposto ad interventi di manutenzione. I regolatori devono essere etichettati per identificare la data dell'ultima verifica. Gli utilizzatori finali devono consultare il produttore per conoscere le procedure specifiche di controllo delle perdite, nonché la frequenza consigliata per tali verifiche.

In sintesi, i regolatori di gas compressi non hanno un ciclo di vita infinito. Poiché non tutti i regolatori vengono utilizzati con la stessa modalità, è difficile stabilire in che modo e quando un dispositivo giungerà al termine del proprio ciclo di vita. Alcune aziende pubblicano delle linee guida per definire la durata del prodotto. Gli utilizzatori finali devono attenersi rigorosamente a tali linee guida per proteggere sé stessi e la propria apparecchiatura dai pericoli che potrebbero derivare da un malfunzionamento dei regolatori.

David Gailey è il responsabile del settore Specialty Products per la Harris Products Group, A Lincoln Electric Co.  Ha lavorato in Harris per 27 anni ed è stato presidente del CGA Industrial Gas Apparatus Committee.