Hoe kies je de juiste klep of afsluiter voor het transporteren van corrosieve vloeistoffen?

Er bestaan heel wat verschillende types van appendages en afsluiters voor diverse vloeistoffen, maar niet elke type is even geschikt voor het transporteren van corrosieve vloeistoffen. Globaal genomen komen een 10-tal specifieke types appendages/afsluiters concreet in aanmerking hiervoor. Een korte bespreking van de belangrijkste afsluiters vindt onder deze link.

Om de juiste klep te kiezen, doorloopt u best enkele onontbeerlijke stappen. Deze stappen zijn:

1. Check het medium
   • Chemische bestendigheid
   • Druk en temperatuur
   • Zuiverheid van het medium mbt aanwezigheid van partikels en kristalvorming
   • Viscositeit
   • Gasvormig medium
2. Bepaal aan welke functionaliteit(en) uw klep moet voldoen
   • Regelbaarheid of gewoon ON/OFF
   • Positie-indicatie nodig of niet
   • Volle doorlaat of niet
   • Lekbestendigheid onder vacuüm
   • Triggering van drukstoten/waterslag
3. Verbindingstechnieken voor kleppen en appendages
4. Automatisering van kleppen en appendages

Voor het onderzoeken van de benodigde chemische bestendigheid van het materiaal van de klep en bijhorende dichtingen volgen we in eerste instantie dezelfde logica als die voor de keuze van buismaterialen. U kan dit nalezen in dit artikel over de selectie van buismateriaal voor corrosieve vloeistoffen.

Bij de keuze van afsluiters en appendages dient er echter nog iets meer aandacht besteed te worden aan het type dichtingen. Aangezien afsluiters en appendages bepaalde dichtingen ook dynamisch en mechanisch belast worden (via bewegingen, vervormingen, frictie, etc) kan de keuze voor van het dichtingsmateriaal variëren. Bijvoorbeeld: het membraan van een membraanafsluiter ondergaat een heel andere mechanische belasting dan de O-ringen op de as van een kogelkraan. 

In het eerste geval ondergaat het membraan een directe vervorming door de verticale beweging van de as aan dewelke ze verbonden is en bij sluiting wordt dit membraan ook deels samengedrukt tegen de zitting van de behuizing van de klep. De O-ringen op de as van een kogelkraan ondergaan een heel andere mechanische belasting. In dit geval is de beweging roterend van aard en zorgt deze voor wrijving.  In beide gevallen is het vooral belangrijk om weten dat kleppen ontworpen zijn met het oog op het kunnen uitvoeren van een theoretisch minimum aantal open-sluit-cycli volgens DIN. Het spreekt voor zich, dat de inwerking van bepaalde chemicaliën de levensduur en het aantal beschikbare open-sluit-cycli negatief kan beïnvloeden. Deze situatie is echter case per case te beoordelen, bij voorkeur in nauw overleg met de fabrikant.

Net zoals bij buismaterialen dient het P/T (druk-temperatuur) diagram van het afsluiter-materiaal onderzocht te worden. Ook hier moet de link met de chemische bestendigheid gemaakt te worden en moeten beide aspecten als geheel een beoordeling krijgen. We verwijzen hiervoor naar het artikel over het lezen van een P/T diagram.

Bij afsluiters en appendages dient men echter met een bijkomend aspect rekening te houden, namelijk het feit dat er voor afsluiters veelal afwijkende P/T diagrammen bestaan tov de P/T diagrammen van het buismateriaal. De reden hiervoor is te vinden in het feit dat, in tegenstelling tot buismaterialen, afsluiters en appendages samengestelde producten zijn, waarvan de diverse componenten als één geheel moeten kunnen functioneren bij alle daarvoor voorziene P/T èn chemische omstandigheden. Dit betekent dus ook, dat in een leidingsysteem met afsluiters, het niet volstaat om enkel het buismateriaal te beoordelen m.b.t. chemische bestendigheid en P/T, maar het geheel van buizen, fittingen, dichtingen, afsluiters, appendages, etc. moet beoordeeld worden, inclusief de overwogen verbindingstechnologie.

Hieronder vindt u een concreet voorbeeld van de P/T diagrammen van respectievelijk: GF PVC-U buismateriaal, GF membraanafsluiter in PVC-U, GF kogelkraan 546Pro in PVC-U.

In deze stappen ontdekken we, dat ook de specifieke aard van het medium onze afsluiterkeuze sterk kan beïnvloeden. Een heel concreet en praktisch vaak voorkomende voorbeeld vinden we in vloeistoffen met vaste deeltjes (bv. chemisch afvalwater met kleine metallische partikels uit een oppervlaktebehandelingsproces) en vloeistoffen dewelke kristalliserende eigenschappen hebben (bv. NaOH). In dit geval zijn kogelkranen over het algemeen matig tot niet geschikt, terwijl membraanafsluiters eerder wel geschikt zijn. Opgemerkt dient evenwel, dat we hierin rekening dienen te houden met zowel de aard van de partikels, de grootte van de grootte van de partikels en de concentratie aan partikels. De onderstaande tabel geeft een eerste algemeen overzicht van de algemene mogelijkheden. Het is zeker aan te bevelen, in geval van twijfel, de fabrikant te consulteren.

Bij de selectie van de juiste klep is het van belang om te weten waarvoor de klep specifiek gebruikt zal worden. Onderaan vindt u bondig overzicht van enkele veel voorkomende functionele eigenschappen, dewelke best even nagekeken worden.

We lichten er één voorbeeld uit, nl. de regelbaarheid. De meeste afsluiters in een leidingsysteem worden ofwel gebruikt om te openen en te sluiten (On/Off werking) of om een debiet in te regelen (modulerende of inregelwerking). In On/Off werking ligt de focus inzake het gebruik van de klep vooral op haar primaire functie; nl. veilig openen en afsluiten van de leiding. Hierbij is het in gesloten toestand essentieel dat de klep, ongeacht de mediumdruk, zo goed mogelijk afsluit en intern lekkages vermeden worden. In geopende toestand wensen we liefst een zo vol mogelijke doorlaat en dus zo min mogelijk ladingsverliezen (drukverliezen). Nemen we deze parameters mee en toetsen we ze af aan bijvoorbeeld kogelkranen en membraanafsluiters, dan stellen we vast, dat kogelkranen vooral uitblinken in een On/Off werking, terwijl membraanafsluiters een veel beter inregelbare werking hebben. 

Het antwoord m.b.t. de regelbare werking vinden we terug in de regelkarakteristieken van de afsluiters. Belangrijk hierbij is, dat de lineaire en proportionele zone van de regelcurve zo breed mogelijk is en liefst redelijk centraal in het diagram ligt. Dit gegeven is duidelijk veel sterker aanwezig bij de membraanafsluiters dan bij de kogelkranen. Bij de kogelkranen zien we, dat de eerste 70% opening slechts een effect heeft op de eerste 30% van maximaal mogelijke debiet doorheen de klep. Wetende dat een kogelkraan over het algemeen slechts over 90° draait van volledig gesloten tot volledig geopend, zorgt dit dus voor een erg moeilijke instelbaarheid/inregelbaarheid van de klep. Bij de membraanafsluiters is deze situatie totaal anders. 

Hier zien we, dat de tussen pakweg 20% opening en 80% opening van de klep er een quasi volledig lineair en proportioneel verband bestaat tussen openingsgraad en debiet. Bovendien ligt deze lineaire zone mooi centraal in de curve. Bijkomende voordeel in dit verband is het feit, dat bij een membraanafsluiter u de spindel meerdere malen 360° dient door te draaien, om van volledig gesloten tot volledige geopende stand te komen. Dit genereert dus de mogelijkheid om behoorlijk fijn een gewenst debiet in te stellen.

Er dient opgemerkt te worden, dat er ook kogelkranen bestaan, dewelke over een groot deel van hun regelcurve een proportioneel verband vertonen. De betreffende kogel bevat dan geen klassieke centrale boring meer, maar eerder een speciaal gevormde uitsparing. Hierbij dient wel opgemerkt te worden, dat dit type kogelkranen minder gunstig zijn m.b.t. ladingsverliezen en potentieel maximaal debiet en tevens dat het proportioneel en lineair verband, afhankelijk van de nominale diameter van de klep, slechts vanaf een bepaalde openingshoek start. De keuze tussen een membraanafsluiter of “lineaire” kogelkraan hangt, m.b.t. regelbaarheid / modulerend karakter, af van diverse parameters m.b.t. het process waarin de klep functioneert. Dit onderwerp wordt meer in detail belicht in het artikel automatische afsluiters.

Wanneer het echter gaat over de veroorzaakte ladingsverliezen enerzijds en het maximaal mogelijke debiet anderzijds bij geopende toestand van een klep, dan stellen we vast dat de kogelkranen, dewelke een volle doorlaat genieten bij 100% opening, het beste scoren in vergelijking met de membraanafsluiters. De tabellen mbt de Kv100 waardes (deze beschrijven het debiet bij 100% opening van de klep en een verschildruk van 1 bar over de klep) tonen de verschillen mbt het genereerbare debiet.

De onderstaande tabellen tonen de verschillen m.b.t. veroorzaakte ladingverliezen tussen kogelkranen en membraanafsluiters. Het gaat in dit geval over afsluiters tot maximaal d63/DN50 mm. Voor grotere diameters bestaan er soortgelijke diagrammen: Planning Fundamentals

Gezien we geen prioriteit aan de octopuslink m.b.t. kunststof verbindingstechnieken kunnen geven, zullen we dit topic meer in detail later uitwerken!  Ik stel voor, dat we ons voorlopig beperken tot onderstaande.
De diverse types van afsluiters en appendages in kunststof kunnen op hun beurt op verschillende manieren in het leidingsysteem ingebouwd worden. Kunststof afsluiters kunnen vrij makkelijk met zowel kunststof leidingen als met diverse metalen leidingen gekoppeld worden. De meest voorkomende verbindingsmethodes zijn:

• Flenzen (losse of vaste flenzen)
• Driedelige koppelingen (langs beiden kanten hetzelfde of een ander materiaal)
• Schroefdraadverbindingen

Eén van de voordelen van kunststof afsluiters is de flexibiliteit inzake keuzemogelijkheden. Zo bestaan er bijvoorbeeld kunststof afsluiters dewelke vanuit fabricage uitgerust zijn met flenzen of driedelige koppelingen, maar evengoed dezelfde types van afsluiters met las-of kleefuiteindes aan dewelke men à la carte laskragen met flenzen of driedelige koppelingen kan verbinden in functie van wat op de werf op dat ogenblik het meest aangewezen is. Veelal bestaan deze laskragen voor diverse las-of kleefmethodes (Tangit kleven, stuiklas, moflas). Een breed overzicht van de diverse verbindingsmethodes en bijhorende componenten is makkelijk terug te vinden via volgende link: Planning Fundamentals

De laatste stap is het automatiseren van de kleppen en appendages. Hiervoor zal weldra een nieuw onderwerp worden gepost. Wens je op de hoogte te blijven? Schrijf in op onze updates en je verneemt het als eerste.