La filiera italiana delle valvole industriali di fronte alle
opportunità della “Shale Gas Revolution”
Dr. Andrea Villa – Auma Italiana
La filiera italiana delle valvole industriali di fronte alle opportunità della “Shale Gas Revolution”
Dr. AndreaVilla
01.07.2014 - Pagina 1
1 Le Valvole: Storia e Classificazione
1.1 Brevi cenni storici
Le valvole e gli organi di intercettazione e regolazione fluidi, in genere, controllano la
portata, la pressione, la temperatura, il livello, la direzione del flusso di
liquidi/gas/polveri, attraverso tubazioni, canali, condotti. Possono aprire, chiudere,
regolare, modulare, intercettare. Le loro dimensioni vanno dai millimetri ai metri, la
loro storia si perde nei millenni e durerà certamente ancora a lungo.
Gli Egizi e i Greci svilupparono diversi organi di intercettazione, prevalentemente per la
distribuzione dell’acqua e per uso irriguo, ma la paternità del rubinetto su scala
industriale va ai Romani, che introdussero specifiche e normative sui materiali, sulle
dimensioni e sulle classi di servizio.
Ancora ai Romani va il merito dell’invenzione del primo rubinetto a maschio (in tre
pezzi) e delle valvole di ritegno. Questi rubinetti erano a maschio cilindrico e si
azionava per mezzo di un grosso chiodo o un tondino di ferro, da infilare a modo di
chiave dentro un foro predisposto nella testa del maschio. Le valvole degli antichi
Romani erano di bronzo normalizzate come dimensioni, materiale e disegno.
Studi dell’Istituto di Ricerche Breda di Milano effettuati nel 1969 su reperti (valvole in
bronzo e tubi di collegamento in piombo) rinvenuti negli scavi archeologici di Minori,
confermarono che i Romani avevano sviluppato una consistente esperienza nella
costruzione di valvole a maschio – che utilizzavano un bronzo simile al nostro moderno
ASTM B61 – e nella realizzazione di sistemi idraulici complessi, che prevedevano già
standard dimensionali per future sostituzioni e intercambiabilità !
Il bronzo era ad alto tenore di piombo antifrizione (tiene senza guarnizioni),
anticorrosione e duttile per facile tornitura. La formula del bronzo è codificata oggi
dagli USA, con la formula ASTM B. 67.
L’analisi radiografica su alcuni reperti permise di scoprire, inoltre, che tutte le valvole
romane avevano un originale accorgimento costruttivo (bulinatura del corpo in
corrispondenza del maschio) per permettere all’ ”aquarius” (il fontaniere municipale) di
limitare la corsa riducendo così di caso in caso la portata massima erogabile, sulla base
di precise istruzioni del “curator aquarum” (sovrintendente idrico).
Nella Roma imperiale, gli acquedotti distribuivano su tutto il territorio cittadino ben
200 litri d’acqua al giorno per ognuno del milione e mezzo di abitanti. L’acqua era
disponibile per tutti, nelle fontane e nei bagni pubblici. Poche famiglie privilegiate
potevano derivare l’acqua pubblica all’interno delle proprie dimore, dietro
autorizzazione scritta dell’imperatore: l’autorizzazione imperiale era legata alle
dimensioni del collettore domestico principale e alla valvola di intercettazione primaria.
La filiera italiana delle valvole industriali di fronte alle opportunità della “Shale Gas Revolution”
Dr. AndreaVilla
01.07.2014 - Pagina 2
Valvole e rubinetti conobbero un periodo di grande sviluppo anche durante il
rinascimento ed è a dunque doveroso rammentare il lavoro di e la figura di Leonardo da
Vinci, che in questo settore progetta diversi tipi di valvole applicabili a pompe aspiranti
e prementi. Compare la tradizionale valvola a conchiglia, ma per lo più sono valvole
coniche in cui l'otturatore, con movimento in senso verticale, è attaccato ad un lungo
stelo e scorre entro determinate guide.
Leonardo progettò in seguito anche valvole a cerniere multiple, adottando per esse
sistemi tecnici del tutto differenti da quelle tronco-coniche. Particolarmente interessante
è una tromba da galea con valvola conica sempre progettata da Leonardo per vuotare le
sentine delle navi. Azionata da una pompa, la valvola si apre sollevandosi e facendo
passare l'acqua dal basso verso l'alto ma non in senso opposto.
La filiera italiana delle valvole industriali di fronte alle opportunità della “Shale Gas Revolution”
Dr. AndreaVilla
01.07.2014 - Pagina 3
Dall’invenzione del primo motore a vapore e della locomotiva di Watt, gli inventori, i
progettisti e i costruttori di macchine termiche e idrauliche hanno continuamente
sviluppato nuovi tipi di valvole, anche se queste non vennero mai considerate per molti
decenni un prodotto fine a se stesso e producibile su vasta scala industriale.
Il primo progetto di grande rilevanza - per l’ampio uso di valvole anche di grosso
diametro standardizzate e prodotte secondo precisi capitolati di fornitura - è quasi
certamente rappresentato dall’acquedotto Croton- New York che nel 1842 portò acqua
alla metropoli, da oltre 50 chilometri, con un investimento di 10 milioni di dollari
dell’epoca. Questo progetto dimostrò i vantaggi offerti da un così vasto sistema di
acquedotti municipali e creò, indirettamente, la prima grande domanda di valvole
industriali nel mondo moderno.
La filiera italiana delle valvole industriali di fronte alle opportunità della “Shale Gas Revolution”
Dr. AndreaVilla
01.07.2014 - Pagina 4
1.2 Classificazione delle valvole
Le valvole e i relativi sistemi di azionamento possono essere suddivisi in diversi modi a
seconda delle specifiche esigenze. Uno schema di classificazione razionale, da utilizzare
come base per la suddivisione delle tipologie, è quello inserito nello Standard ISA S75.05, disponibile sul sito www.isa.org oppure tramite la Segreteria dell’Associazione
Italiana Strumentisti ISA Italy Section – Associazione Italiana Strumentisti
(www.aisisa.it)
L’industria, per rispondere alle esigenze dei Progettisti e degli Utenti, ha introdotto
ulteriori tipologie e classificazioni sulla base dell’applicazione, dei parametri di
processo e ambientali e dei materiali costruttivi.
Le principali sono:
• valvole per reti idriche, costituite soprattutto da diverse famiglie di saracinesche (a
cuneo gommato, per servizio interrato, ecc.), valvole a fuso, idrovalvole, serrande e
paratoie;
• valvole “fire proof” resistenti all’incendio;
• valvole “fugitive emission proof” con tenuta verso l’esterno stabilita e certificata;
• valvole criogeniche, per funzionamento su fluidi a bassissima temperatura
La filiera italiana delle valvole industriali di fronte alle opportunità della “Shale Gas Revolution”
Dr. AndreaVilla
01.07.2014 - Pagina 5
• valvole a spina, la cui uscita in genere non è intubata, e servono ad ottenere la
massima velocità del fluido in uscita, per lance antincendio, ecc.;
• valvole “sigillate”, tipicamente valvole a solenoide, nelle quali il comando
dell’otturatore è isolato in modo rigido, senza nemmeno il soffietto o il diaframma.
Per offrire ottime e durature prestazioni, una valvola deve essere selezionata sulla base
di alcune caratteristiche base:
• idoneità alla funzione specifica (intercettazione, regolazione, riduzione della
pressione, ecc.). Per una data funzione possono essere prescelti modelli diversi, ma non
un modello qualunque: non esiste in pratica una «valvola multifunzione»;
• resistenza alle sollecitazioni di pressione e di linea;
• manovra (manuale o servoazionata) con caratteristiche costruttive adeguate;
• struttura sufficiente a resistere nelle condizioni più critiche e di malfunzionamento
dell’impianto;
• grado di tenuta in linea e verso l’esterno sufficiente per le esigenze del processo e
dell’ambiente:
• materiali idonei al tipo e alle condizioni del fluido
• conformità alle direttive comunitarie eventualmente applicabili (es. PED, ATEX,
Direttiva Macchine, Direttiva CPD, ecc.)
• Esaminare e considerare correttamente le condizioni del processo, anche per evitare i
fenomeni di moto vario (colpo d’ariete), di flashing, cavitazione e rumore:
1.3 Principali tipologie di valvole
Valvole a sfera
La valvola a sfera (ball valve) è un componente presente in tutti gli impianti chimici,
petrolchimici, nelle raffinerie, così come negli impianti di produzione di energia fino a
quelli domestici, utilizzato per l’intercettazione o la deviazione o, più recentemente, la
regolazione di fluidi.
L’organo di intercettazione/regolazione è una “sfera” lavorata con un foro di passaggio
al proprio interno il quale, quando è allineato con l’asse della valvola, consente il
passaggio del fluido mentre quando è posizionato perpendicolare, per mezzo di una
rotazione di 90° della sfera, ostruisce il flusso. La tenuta è realizzata a mezzo di due
guarnizioni circolari leggermente più grandi del foro di passaggio opportunamente
sagomate, da un lato, per garantire un perfetto contatto con la superficie della sfera e
montate nel corpo valvola.
Il collegamento tra l’operatore esterno e la sfera è realizzato dallo stelo, detto anche asta
di manovra. La posizione di aperta-chiusa è normalmente resa visibile dalla leva di
manovra, che deve compiere solo un quarto di giro per aprire o chiudere la valvola.
La filiera italiana delle valvole industriali di fronte alle opportunità della “Shale Gas Revolution”
Dr. AndreaVilla
01.07.2014 - Pagina 6
Nella posizione aperta la leva deve risultare parallela all’ asse della tubazione e
perpendicolare alla stessa nella posizione chiusa. Tranne pochi casi particolari le valvole
a sfera sono sempre bi-direzionali, ovvero possono intercettare un fluido che entri
indifferentemente da uno qualsiasi dei lati.
Il rubinetto a maschio è la tipologia costruttiva più affine alla valvola a sfera. In questo
caso invece di una sfera è presente un cilindro leggermente conico con un foro a sezione
rettangolare anziché circolare, anch’esso perpendicolare all’ asse dell’otturatore
Valvole a farfalla
La valvola a farfalla è indubbiamente l’organo di intercettazione e di regolazione sul
quale, negli ultimi anni, si è maggiormente concentrata l’attenzione dei costruttori e
degli utilizzatori tanto da non essere più considerato un prodotto di seconda categoria,
utilizzabile solo per impieghi non gravosi (basse pressioni e scarsa tenuta).
L’evoluzione del progetto, il mantenimento del semplice concetto costruttivo e la
facilità nell’offrire le più svariate soluzioni alle richieste degli impiantisti, rendono
quest’organo di intercettazione l’elemento universalmente più noto ed apprezzato.
Gli accorgimenti tecnici adottati dai progettisti, le migliorate prestazioni, l’affidabilità,
la durata ed il superamento di rigorosissime prove indicano che la valvola a farfalla è
idonea anche per gli impieghi più gravosi richiesti dalle centrali termoelettriche e dagli
impianti di teleriscaldamento.
La filiera italiana delle valvole industriali di fronte alle opportunità della “Shale Gas Revolution”
Dr. AndreaVilla
01.07.2014 - Pagina 7
Le valvole a farfalla maggiormente in uso sono basate sui seguenti criteri costruttivi:
Da questi criteri costruttivi e dall’abbinamento di altre scelte di carattere progettuale –
quali ad esempio i dimensionamenti e la tipologia delle guarnizioni – ne derivano le
prestazioni, il livello di affidabilità e la determinazione delle classi di tenuta della
valvola.
Valvole a maschio
Le valvole a maschio (plug valves) utilizzano quale organo di intercettazione una delle
soluzioni costruttive più antiche. Famose, ad esempio, sono le valvole a maschio in
bronzo utilizzate dai Romani negli acquedotti in tutto l’Impero.
Un otturatore (maschio) a forma tronco-conica ruota di 90° all’interno di una sede
conica femmina ricavata nel corpo valvola. Lo stelo di manovra è un pezzo unico con
l’otturatore, mentre il foro di passaggio è a sezione rettangolare, determinando una
variazione delle luci di passaggio con conseguenti elevate perdite di carico localizzate.
A causa della forma conica, l’otturatore può essere soggetto a spinte verticali, che
devono essere contrastate in maniera meccanica o tramite il bilanciamento delle
La filiera italiana delle valvole industriali di fronte alle opportunità della “Shale Gas Revolution”
Dr. AndreaVilla
01.07.2014 - Pagina 8
pressioni all’interno della sezione di passaggio del maschio, nella camera al di sopra
dello stesso ed in quella sottostante
Al fine di ottenere buoni gradi di tenuta le due superfici coniche, del maschio e della sua
sede nel corpo, devono essere adattate l’una all’altra (ad esempio mediante lappatura).
L’utilizzo di grasso di lubrificazione iniettato in appositi canali è, inoltre, essenziale in
questa tipologia costruttiva. Esistono, però, anche soluzioni che impiegano un inserto in
materiale polimerico (PTFE o similari), posto nel corpo, all’interno del quale ruota il
maschio, rendendo più semplice l’adattamento delle superfici, migliorando, quindi, il
grado di tenuta e riducendo le coppie di manovra.
E’ opportuno segnalare come la costruzione a maschio si presta facilmente alla
realizzazione di valvole multiport (a 3-vie, 4 vie e 5-vie) di ingombro limitato e peso
limitato.
Valvole a saracinesca
La valvola a saracinesca è classificata come «valvola lineare», poiché l’otturatore per
effettuare l’intera corsa compie un movimento lineare, perpendicolare al senso del
flusso.
Le valvole a saracinesca sono costituite da un corpo, un coperchio, un castello, uno stelo
filettato e da due sedi anulari centrate in linea, con una distanza fra loro pari allo
spessore della lastra (saracinesca) che traslando perpendicolarmente alla linea stessa,
agisce da otturatore. Le sedi sono montate in modo da formare un angolo fra loro
corrispondente all’inclinazione delle facce dell’otturatore, a cuneo che può essere di tipo
rigido flessibile. L’angolo può essere pari a zero: in tal caso si parla di tratta di una
saracinesca a seggi paralleli). Le saracinesche possono essere a stelo saliente e non
saliente e vengono utilizzate quasi esclusivamente per servizio di intercettazione.
Una versione particolare detta a ghigliottina o «knife-gate» appartenente alla famiglia
delle saracinesche a seggi paralleli, viene a volte impiegata su servizi di regolazione
La filiera italiana delle valvole industriali di fronte alle opportunità della “Shale Gas Revolution”
Dr. AndreaVilla
01.07.2014 - Pagina 9
blanda, in presenza di fluidi densi ad alta viscosità o torbidi, in particolar modo in
cartiere o su impianti di trattamento acque reflue
Le valvole a globo e a flusso avviato
Le valvole a globo sono realizzate in quattro distinte tipologie (a “L”, a “T”, a “Y”, a
“Z”) ed hanno attacchi di ingresso e di uscita in linea (saldati, flangiati o filettati). Il loro
funzionamento è analogo e il fluido percorre un percorso a vari gradi non rettilineo. In
condizioni di elevata pressione differenziale è bene verificare la possibilità di flashing,
cavitazione, rumore e vibrazioni).
In particolare le le valvole a “T” ed a “Y” obbligano il fluido ad un percorso ad “S”
accentuato per le valvole a seggio singolo, valvole a seggio doppio e per le valvole a tre
vie, rispettivamente miscelatrici e deviatrici Le valvole miscelatrici e le valvole
deviatrici costituiscono una modifica di valvole a doppio seggio.
Si tratta di canalizzazioni topologicamente equivalenti, (spesso si impiega la valvola
deviatrice anche per la miscelazione), ma le spinte del fluido rendono l’otturatore della
valvola miscelatrice tendente a posizionarsi a metà corsa (stabilità per il controllo della
dosatura), mentre quello della deviatrice tende a portarsi verso uno degli estremi (un
vantaggio se si deve indirizzare l’intero flusso verso l’uno o l’altro dei rami di uscita).
Tale tipo di valvola è utilizzabile con pressioni nominali fino a PN760, in esecuzione
forgiata o fusa, ma tuttavia le dimensioni sono generalmente dimensioni “limitate” a
DN400 in quanto oltre questo diametro le valvole a sfera o a farfalla sono più
convenienti, anche nel caso di trim più complessi destinati alla regolazione).
Le paratoie
La filiera italiana delle valvole industriali di fronte alle opportunità della “Shale Gas Revolution”
Dr. AndreaVilla
01.07.2014 - Pagina 10
La paratoia rappresenta il sistema di regolazione del flusso idrico, più antico ed
elementare, di sbarramento idraulico, posto su un corso d'acqua naturale, a valle di una
tubazione o su un canale per regolarne il deflusso e quindi la portata o il livello. La
manovra della paratoia permette la modifica dell'area della sezione libera (luce di
passaggio) che viene attraversata dall'acqua.
La paratoia è costituita da una parete mobile, cioè uno scudo o diaframma,
generalmente in metallo rinforzato da centine o cantonali, che scorre su guide verticali
di un telaio (gargami).
Può essere azionata manualmente, con l'ausilio di manovelle, volantino, pulegge a fune
o a catena e ingranaggi demoltiplicatori, oppure meccanicamente, per mezzo di un
attuatore – di solito elettrico - che aziona generalmente l’asta di manovra filettata,
direttamente o tramite riduttori.
In questo caso, la paratoia viene definita, a seconda della larghezza dello scudo, monoasta o bi-asta, a madrevite interna od esterna.
La filiera italiana delle valvole industriali di fronte alle opportunità della “Shale Gas Revolution”
Dr. AndreaVilla
01.07.2014 - Pagina 11
2 Gli enti normatori
Gli enti normatori, nazionali e non, hanno elaborato nel corso degli ultimi decenni
normative specifiche che stabiliscono le caratteristiche (dimensioni, spessori, ecc.) delle
varie parti dei recipienti in pressione (valvole, flange, raccorderie, ecc.), classificando
opportunamente tali particolari secondo campi di pressione, intervalli di temperatura,
gruppi di materiali.
• Fra le diverse norme applicabili, in particolar modo nelle aree di influenza
statunitense, continua ad essere ampiamente adottata quella dell'ANSI (American
National Standards Institute) - ora ASME (American Society Mechanical Engineers
Standards) - che avendo un’impostazione totalmente differente da quelle di estrazione
Europea, adottata dal CEN e nata sotto la forte influenza dell’industria tedesca (DIN) ha
provocato – e provoca - non pochi grattacapi ai progettisti, ai costruttori e agli enti di
certificazione, in particolare quando devono essere rispettate le norme armonizzate e le
direttive UE (es. PED) oppure quando si devono progettare, costruire e certificare
prodotti validi per entrambi gli approcci progettuali
In Italia, ad esempio, va sottolineato come, fino all’avvento delle nuove norme EN e
della Direttiva PED, in campo energetico, petrolchimico e petrolifero, le norme di
riferimento, la classificazione dei «rating di linea» e i materiali fossero esclusivamente
di origine statunitense (ANSI e ASME Boiler Code): l’ENEL e l’ENI sono i primi, tra
gli Utilizzatori Finali, i due esempi più eclatanti.
Questo aspetto è da attribuirsi anche al fatto che, nell’immediato periodo post-bellico e
durante la ricostruzione, un decennio prima della nazionalizzazione elettrica, i principali
impianti videro installare, grazie al Piano Marshall, migliaia di componenti – tra pompe,
valvole e attuatori – «donati» dal popolo USA all’Europa e a quello Italiano, in
particolare!
Questo «dualismo» internazionale, di natura squisitamente commerciale, è ancora in
essere e, nonostante l’intensa attività normativa in ambitgo ISO, ad esso si aggiungono
le norme tecniche (spesso di natura protezionistica) di molti paesi industrialmente
emergenti (es. area BRIC)
I principali enti di normazione sono:
• UNI (I)
• CEN (EU)
• CEI (I)
• CENELEC (EU)
• ISO
• IEC
• ISA (USA)
La filiera italiana delle valvole industriali di fronte alle opportunità della “Shale Gas Revolution”
Dr. AndreaVilla
01.07.2014 - Pagina 12
UNI - Ente Nazionale Italiano di Unificazione - è un’associazione privata senza scopo
di lucro fondata nel 1921 e riconosciuta dallo Stato e dall’Unione Europea, che studia,
elabora, approva e pubblica le norme tecniche volontarie - le cosiddette “norme UNI” in tutti i settori industriali, commerciali e del terziario (tranne in quelli elettrico ed
elettrotecnico).
Le principali tipologie di soci UNI sono imprese, professionisti, associazioni, enti
pubblici, centri di ricerca e istituti scolastici. UNI rappresenta l’Italia presso le
organizzazioni di normazione europea (CEN) e mondiale (ISO).
CEN is a non-profit technical organization set up under Belgian law.
The membership is comprised of the National Standards Bodies of 30 European
countries. Additionally, CEN has 7 Associate Members representing pan-European
professional and trade federations as well as consumer and environmental interests.
CEN also has a Partner Standardization Body (PSB) programme which links NSBs
from outside Europe to CEN. The European Commission and the EFTA Secretariat act
as CEN’s Counsellors for policy issues.
CEI
Il CEI – Comitato Elettrotecnico Italiano è responsabile in ambito nazionale della
normazione tecnica in campo elettrotecnico, elettronico e delle telecomunicazioni, con
la partecipazione diretta - su mandato delle Stato Italiano - nelle corrispondenti
organizzazioni di normazione europea (CENELEC – Comité Européen de
Normalisation Electrotechnique) e internazionale (IEC – International Electrotechnical
Commission).
Il CEI propone, elabora, pubblica e divulga Norme tecniche che costituiscono il
riferimento per la presunzione di conformità alla “regola dell’arte” di prodotti, processi,
sistemi e impianti elettrici.
La Legge italiana n. 186 del 1º marzo 1968 stabilisce infatti che “Tutti i materiali, le
apparecchiature, i macchinari, le installazioni e gli impianti elettrici ed elettronici
devono essere realizzati e costruiti a regola d'arte” e che gli stessi “realizzati secondo le
norme del Comitato Elettrotecnico Italiano si considerano costruiti a regola d'arte”.
Le Norme CEI, in larga maggioranza recepimenti di documenti normativi
internazionali, costituiscono anche uno strumento univoco e ben codificato per
soddisfare le prescrizioni di natura obbligatoria previste dalla legislazione nazionale ed
europea.
La filiera italiana delle valvole industriali di fronte alle opportunità della “Shale Gas Revolution”
Dr. AndreaVilla
01.07.2014 - Pagina 13
CENELEC
CENELEC, the European Committee for Electrotechnical Standardization, is a
nonprofit technical organization set up under Belgian law and composed of the National
Electrotechnical Committees of 30 European countries. In addition, 10 National
Committees from neighbouring countries are participating in CENELEC work with an
Affiliate status.
CENELEC members have been working together in the interests of European
harmonization since the 1950s, creating both standards requested by the market and
harmonized standards in support of European legislation and which have helped to
shape the European Internal Market. CENELEC works with 15,000 technical experts
from 30 European countries. Its work directly increases market potential, encourages
technological development and guarantees the safety and health of consumers and
workers.
CENELEC’s mission is to prepare voluntary electrotechnical standards that help
develop the Single European Market/European Economic Area for electrical and
electronic goods and services removing barriers to trade, creating new markets and
cutting compliance costs.
ISO
ISO (International Organization for Standardization) is the world's largest developer and
publisher of International Standards.
ISO is a network of the national standards institutes of 162 countries, one member per
country, with a Central Secretariat in Geneva, Switzerland, that coordinates the system.
ISO is a non-governmental organization that forms a bridge between the public and
private sectors. On the one hand, many of its member institutes are part of the
governmental structure of their countries, or are mandated by their government. On the
other hand, other members have their roots uniquely in the private sector, having been
set up by national partnerships of industry associations.
Therefore, ISO enables a consensus to be reached on solutions that meet both the
requirements of business and the broader needs of society. Because "International
Organization for Standardization" would have different acronyms in different languages
("IOS" in English, "OIN" in French for Organisation internationale de normalisation),
its founders decided to give it also a short, all-purpose name. They chose "ISO", derived
from the Greek isos, meaning "equal". Whatever the country, whatever the language,
the short form of the organization's name is always ISO.
IEC
The International Electrotechnical Commission (IEC) is the leading global organization
that prepares and publishes international standards for all electrical, electronic and
La filiera italiana delle valvole industriali di fronte alle opportunità della “Shale Gas Revolution”
Dr. AndreaVilla
01.07.2014 - Pagina 14
related technologies. These serve as a basis for national standardization and as
references when drafting international tenders and contracts.
Through its members, the IEC promotes international cooperation on all questions of
electro-technical standardization and related matters, such as the assessment of
conformity to standards, in the fields of electricity, electronics and related technologies.
The IEC charter embraces all electro-technologies including electronics, magnetics and
electromagnetics, electro-acoustics, multimedia, telecommunication, and energy
production and distribution, as well as associated general disciplines such as
terminology and symbols, electromagnetic compatibility, measurement and
performance, dependability, design and development, safety and the environment
ISA
ISA , “The International Society of Automation”, is a leading, global, nonprofit
organization that is setting the standard for automation by helping over 30,000
worldwide members and other professionals solve difficult technical problems, while
enhancing their leadership and personal career capabilities.
ISA develops standards, certifies industry professionals, provides education and
training, publishes books and technical articles and hosts the largest conference and
exhibition for automation professionals in the Western Hemisphere.
ISA’s mission: Become the standard for automation globally by certifying industry
professionals; providing education and training; publishing books and technical articles;
hosting conferences and exhibitions for automation professionals; and developing
standards for industry.
ISA’s Vision To work in partnership with members, customers, and subject matter
experts to disseminate the highest quality, unbiased automation information worldwide
AVR
AVR è l'associazione industriale di categoria che rappresenta a livello nazionale ed
internazionale le aziende italiane del settore. AVR è federata ad ANIMACONFINDUSTRIA (Federazione delle Associazioni Nazionali dell'Industria Meccanica
varia ed Affine).
AVR raggruppa oggi 70 tra le più qualificate e prestigiose aziende di un settore che in
Italia conta 15.000 addetti e sviluppa un fatturato di oltre 4.200 milioni di euro di cui
oltre il 60% destinato all'export.
Le aziende iscritte operano all'interno di AVR nell'ambito dei seguenti gruppi
merceologici:
• rubinetteria sanitaria;
La filiera italiana delle valvole industriali di fronte alle opportunità della “Shale Gas Revolution”
Dr. AndreaVilla
01.07.2014 - Pagina 15
• valvole e rubinetteria in bronzo e ottone;
• valvole industriali e attuatori;
• raccordi e componenti.
CEIR
CEIR is the European Committee for the Valve Industry grouping most of the European
federations dealing with industrial valves, actuators and taps.
CEIR Mission is: To facilitate reciprocal contacts on the European level within the
valve industry and, by these contacts, to contribute to an improvement of market
conditions and growth in productivity; to take part in research work, testing and other
activities; to promote these in so far as they can contribute to the development of the
valve industry; to promote standardization of European specifications relating to
construction and safety and the preparation of recommendations within the framework
of standardization activities of international standards bodies (e.g. CEN and ISO); to
make progress in standardization and to improve the quality of products of the valve
industry and to strive for the standardization of conditions of sale and commerce in the
various countries.
I principali enti internazionali di standardizzazione che coinvolgono il settore delle
valvole industriali e dell’impiantistica in genere sono:
Negli USA:
• Norme ANSI
• Norme API
• Norme ASME
• Norme ASTM
• Norme AWWA
• Norme MSS
• Standard ISA SP 75
• Standard ISA SP 96
in Europa:
• CEN/TC 69
• CEN/TC 12
La filiera italiana delle valvole industriali di fronte alle opportunità della “Shale Gas Revolution”
Dr. AndreaVilla
01.07.2014 - Pagina 16
nel resto del Mondo:
• ISO/TC 153
• ISO/TC 185
• ISO TC 67/SC2 e SC6
• ISO/TC 138/SC7
• IEC/TC 65/SC 65B/WG9
3 Il settore delle valvole in Italia
Il settore delle valvole può sicuramente essere considerato come uno dei settori di punta
dell’industria meccanica italiana ed in senso allargato dell’intera manifattura italiana per
le sue caratteristiche di innovazione e competitività.
Ad oggi si stima che il settore in oggetto occupi in Italia oltre 15.000 addetti in
approssimativamente 150 aziende principalmente di medie e piccole dimensioni. Il
fatturato totale del settore, incluse piccole valvole e rubinetterie è di oltre 7.5 miliardi di
Euro con forte spinta verso l’export.
Notevole infatti è il confronto del surplus commerciale con l’estero dove la manifattura
italiana con un saldo attivo pari a 4.5 Miliardi di dollari è nettamente la più vitale in
Europa precedendo anche la Germania che si ferma a 3.1 Miliardi nel 2011.
La filiera italiana delle valvole industriali di fronte alle opportunità della “Shale Gas Revolution”
Dr. AndreaVilla
01.07.2014 - Pagina 17
Particolarmente interessante inoltre notare come quasi il 50% dell valore della
produzione di Valvole e rubinetti è rappresentato dalle valvole industriali per
applicazioni nel settore Oil & Gas con un valore approssimativo di oltre 3 Miliardi di
Euro.
A fare da contraltare alla forte specializzazione della produzione e all’elevato contenuto
tecnologico dei prodotti “made in Italy” D’altra parte è altresì importante notare come la
dimensione media delle industrie italiane del settore non sia particolarmente elevata
essendo il fatturato medio aziendale inferiore agli 85 milioni di euro. Questo
rappresenta spesso un limite allo sviluppo commerciale delle aziende stesse che faticano
a approvvigionarsi delle risorse finanziarie necessarie ad avviare programmi di
penetrazione dei mercati esterni. Le principali 30 aziende italiane infatti contano in
totale solamente circa 50 uffici e filiali di rappresentanza all’estero così suddivise:
Europa
Americhe
Nord Africa e Russia
M. Oriente
Caspio
10
8
12
2
e Cina e Sud Est
Asiatico
17
Interessante notare come l’industria italiana sia stata capace in questi anni di vincere
sfide tecnologiche e di mercato molto complesse, ottenendo successi in tutto il modo,
ma che allo stesso tempo non abbia ancora affrontato in modo compiuto e le opportunità
offerte dalla “rivoluzione dello shale gas”.
Ciò è ben evidenziato se si esamina il numero delle referenze delle maggiori società
italiane del settore, suddivise per area.
Europa (esclusa Americhe
Italia)
Nord Africa e Russia
M. Oriente
Caspio
56
165
21
35
e Cina e Sud Est
Asiatico
97
Ebbene è facile notare come, a fronte di grandi successi conseguiti negli ultimi anni
nelle aree geografiche tipiche dell’estrazione “tradizionale” quali il medio oriente ed il
sud est asiatico, ad oggi le referenze nelle regioni investite dal fenomeno shale gas
quali USA e Canada siano ancora molto limitate.
La filiera italiana delle valvole industriali di fronte alle opportunità della “Shale Gas Revolution”
Dr. AndreaVilla
01.07.2014 - Pagina 18
4. La sfida e le opportunità della shale gas revolution
Lo sviluppo delle moderne tecniche di perforazione e di fratturazione, quali ad esempio
la perforazione orizzontale e la fratturazione multi livello, unendo una maggiore
produttività per pozzo ad una riduzione dell’impatto ambientale dello stesso e la
conseguente maggiore accettabilità sociale dell’attività estrattiva,
consentono
sicuramente di affermare che le attività estrattive andranno vieppiù estendendosi nei
prossimi anni.
Le possibilità di applicazione delle valvole e le esigenze relative, dal punto di vista
tecnico, non si discostano particolarmente da quelle già ben note alle aziende Italiane,
sia ad esempio in termini di pressioni di esercizio che di contenuti di sabbia e H2S nei
gas processato.
La filiera italiana delle valvole industriali di fronte alle opportunità della “Shale Gas Revolution”
Dr. AndreaVilla
01.07.2014 - Pagina 19
Ciò che caratterizza la novità introdotta dalle tecniche di estrazione è la necessità di
gestire fluidi molto differenti fra di loro, gas e acqua e quindi la necessità di know-how
e soluzioni tecniche, anche per le valvole spesso molto distanti fra di loro.
In particolare possiamo evidenziare come a livello di upstream la particolarità dei campi
di estrazione dello shale gas stà non tanto nei processi di estrazione e trattamento dei
gas e degli olii, quanto in quelli relativi al trattamento acque. Durante la fase di
fratturazione infatti sono necessari grandi quantitativi di acqua, eventualmente miscelata
ad agenti chimici e fisici a facilitare la fratturazione, acqua che deve essere recuperata,
trattata ed eventualmente re-iniettata. Circa 5 milioni di galloni di acqua, pari a circa
1000 camion cisterna sono necessari per perforare e fratturare un singolo pozzo. Tutto
ciò richiede la realizzazione di una piccola e flessibile rede di distribuzione idrica locale
nei pressi del pozzo di perforazione per il raccordo delle varie parti di impianto.
La filiera italiana delle valvole industriali di fronte alle opportunità della “Shale Gas Revolution”
Dr. AndreaVilla
01.07.2014 - Pagina 20
La vera opportunità si colloca a livello di midstream, data la necessità di trasporto di
grandi quantità di acqua ai pozzi da una parte e del trasporto del gas agli impianti
industriali di trattamento e raffinazione dall’altro.
Le infrastrutture industriali americane infatti si sono sviluppate nel corso dell’ultimo
secolo polarizzandosi attorno ai grandi centri urbani per quanto riguarda il ciclo delle
acque e rispettivamente in corrispondenza dei giacimenti di petrolio e gas tradizionali
come sulla costa del Golfo del Messico.
Per quanto riguarda la movimentazione dell’acqua i forti costi di trasporto su ruota,
seppur bilanciati dalla estrema flessibilità del trasporto, stanno spingendo sempre più
operatori a sviluppare modelli di trasporto alternativi, basati su rotaia o su pipeline con
la creazione di hub di smistamento locali che servano da veri e propri serbatoi intermedi
soprattutto per le fasi di perforazione e fratturazione.
Allo stesso modo i network di dispacciamento dello shale gas negli Stati Uniti,
rappresentano, date le grandi distanze fra i maggiori bacini di estrazione ed i poli di
trattamento ed utilizzo, rappresentano una enorme opportunità per il futuro. Il
midstream non viene più visto come una attività accessoria all’estrazione ed alla
raffinazione, ma come un mercato a se stante e attrae sempre maggiori investimenti dati
gli alti margini di profitto.
La filiera italiana delle valvole industriali di fronte alle opportunità della “Shale Gas Revolution”
Dr. AndreaVilla
01.07.2014 - Pagina 21
Proprio nel settore del midstram sono previsti notevoli investimenti in conto capitale e
specificatamente nelle valvole con una previsione di spesa in crescita pari a oltre 257
Milioni di dollari per il 2014. Questo è particolarmente interessante considerando che
all’opposto la spesa in valvole prevista per la produzione mostra un andamento
altalenante , causato dalla tendenziale diminuzione dei rig in esercizio.
INDUSTRIAL VALVE SHIPMENTS BY END-USER INDUSTRY
(in million USD)
Forecast
INDUSTRY
2008
2009
2010
2011
2012
2013
Power Generation
0,44
0,42
0,43
0,43
0,47
0,53
0,55
72,00
68,40
69,30
70,38
78,85
89,78
91,69
Co-Generation
Gas Distribution
2014
96,00
91,20
96,25
97,75
103,75
102,60
104,78
Oil & Gas Transmission
228,00
216,60
227,15
230,69
240,70
252,23
257,59
Petroleum Production
492,00
467,40
477,40
484,84
514,60
513,00
523,92
Petroleum Refining
460,00
437,00
450,45
457,47
485,55
508,73
519,55
Chemical
652,00
619,40
642,95
652,97
705,50
735,30
750,95
Iron & Steel
Pulp & Paper
Marine
Comm. Construction
Food & Beverage
68,00
64,60
80,85
82,11
83,00
85,50
87,32
252,00
239,40
246,40
250,24
278,05
277,88
283,79
56,00
53,20
53,90
54,74
58,10
55,58
56,76
216,00
205,20
173,25
175,95
186,75
188,10
196,47
96,00
91,20
92,40
93,84
99,60
102,60
104,78
720,00
684,00
677,60
688,16
697,20
692,55
702,93
Mining
24,00
22,80
23,10
23,46
24,90
25,65
26,20
Textiles
20,00
19,00
19,25
19,55
20,75
17,10
17,46
104,00
98,80
88,55
89,93
95,45
94,05
96,05
Water & Wastewater
Other
La filiera italiana delle valvole industriali di fronte alle opportunità della “Shale Gas Revolution”
Dr. AndreaVilla
01.07.2014 - Pagina 22
Particolarmente interessante è riportare uno studio di una delle maggiori società di
dispacciamento americane, la Chasepeake Midsteam, che connette circa 8000 pozzi e
232 sistemi di raggruppamento con una rete di oltre 5000 miglia di tubazioni attraverso
gli USA. La previsione di spesa per il 2012 in valvole della sola Chasepeake Midstream
è stato di oltre 32 Milioni di Dollari, per la maggior parte in valvole a sfera in
dimensioni importanti fino ed oltre i 24”.
Capital expenditure in Mio USD
Ball valves
Control Valves
Plug valves
Gate Valves
BIBLIOGRAFIA
Valve selection for optimizing shale gas operations - Ed Izzi, Worldoil - Dec 2012
Midstream opportunities – Paul Hart – VMA - Gennaio 2013
The changing energy market – Mark Peters – Oil&Gas Financial journal
Marco Fortis – Assemblea generale ANIMA - Marzo 2013
Le valvole industriali – Maurizio Brancaleoni - Seminario Hera Maggio 2014
Water and transport management challenges can be turned into a competitive advantage.
- Melissa Stark, - Oil&Gas Financial journal - Marzo 2013
Shale gas fracking: Water lessons from the US to Europe - Tim Probert - Water and
Wastewater International April/May 2012
La filiera italiana delle valvole industriali di fronte alle opportunità della “Shale Gas Revolution”
Dr. AndreaVilla
01.07.2014 - Pagina 23