In un impianto oil & gas, petrolchimico o in qualsiasi processo industriale ad alta pressione, la catena di sicurezza vale esattamente quanto il suo anello più debole.
Quando si parla di sistemi HIPPS — High Integrity Pressure Protection System, l‘Interlocking Manifold (IM) è la risposta tecnica più avanzata a questa esigenza di sicurezza: un’architettura integrata di valvole a spillo DBB progettata specificamente per soddisfare i requisiti più stringenti di integrità funzionale, dalla logica di voto 2oo3 alla certificazione SIL 4.
In questo articolo esploriamo il ruolo del sistema HIPPS, come funziona un Interlocking Manifold, quali varianti esistono, le caratteristiche tecniche rilevanti per chi specifica o approvvigiona questi componenti, le certificazioni richieste e alcuni casi applicativi concreti.
Che cos’è un Sistema HIPPS e Perché Richiede Componenti Speciali
Il sistema HIPPS è un sistema di sicurezza strumentale (SIS) il cui compito è isolare una sorgente di alta pressione prima che possa raggiungere apparecchiature o tratti di linea non progettati per sopportarla. In termini normativi, rientra tra i Safety Instrumented Systems (SIS) disciplinati dalla norma IEC 61511 e, a livello di hardware, dalla IEC 61508.
Un sistema HIPPS è tipicamente composto da tre elementi funzionali:
- Initiators (sensori): trasmettitori di pressione che monitorano in continuo la linea
- Logic solver: il sistema di controllo che elabora il segnale e, al superamento della soglia, comanda l’azione protettiva
- Final elements: le valvole di blocco (SDV – Shut Down Valve) che interrompono il flusso
Il ruolo dell’Interlocking Manifold si colloca a monte del logic solver, nell’interfaccia tra la linea di processo e i trasmettitori di pressione. È qui che le valvole a spillo DBB dell’IM garantiscono che ciascun trasmettitore possa essere isolato, sfiato e mantenuto in servizio in modo sicuro e controllato, senza mai interrompere la funzione di monitoraggio dell’intera architettura di voto.
Questa è la ragione per cui la selezione delle valvole a spillo in questo contesto non è un’attività banale: qualsiasi perdita di misura, qualsiasi isolamento non controllato, può portare a una votazione incompleta e, di conseguenza, a una mancata protezione o a un intervento indesiderato.
Che cos’è un Interlocking Manifold: Funzione e Principio di Funzionamento
L’Interlocking Manifold è un manifold integrale — ovvero realizzato in un unico corpo monolitico, senza giunti intermedi — che integra più linee DBB (Double Block & Bleed) governate da un singolo elemento di comando con logica di interblocco meccanico.
Il Meccanismo di Interblocco
La parola chiave è interlocking: il sistema meccanico di interblocco impedisce fisicamente che due o più linee vengano isolate contemporaneamente. Questo significa che, durante la manutenzione o la sostituzione di un trasmettitore, è possibile isolare solo una linea alla volta, garantendo che le linee rimanenti restino attive e in grado di fornire il segnale di misura al logic solver.
In una configurazione 2oo3 (two-out-of-three), ad esempio, i tre trasmettitori sono ciascuno connesso alla propria linea DBB del manifold. L’operatore può isolare e sfiato una sola linea per volta, mentre le altre due rimangono in servizio: la logica di voto è sempre preservata, il sistema rimane in uno stato sicuro e certificato, e la manutenzione può avvenire anche con l’impianto in produzione.
Questa caratteristica è esattamente ciò che differenzia l’Interlocking Manifold da una soluzione tradizionale di valvole multiple disconnesse: con valvole standard, nulla impedirebbe l’isolamento simultaneo di due o più linee, con potenziale degrado del livello SIL dell’architettura.
Costruzione Integrale: Vantaggi Tecnici e Operativi
La costruzione in corpo unico integrale — senza connessioni intermediate, raccordi o giunti — elimina i punti di potenziale perdita e riduce drasticamente il numero di componenti dell’assemblaggio. Per chi lavora in ambito EPC o realizza skid di sicurezza, questo si traduce in:
- Riduzione del footprint dell’assemblaggio strumentale
- Meno punti di tenuta = minore probabilità di fughe (rilevante per ambienti ATEX e per la riduzione delle emissioni in atmosfera)
- Facilità di assemblaggio e collaudo in officina (FAT semplificato)
- Riduzione dei costi di realizzazione dell’impianto ad alta pressione
Caratteristiche Tecniche dell’Interlocking Manifold
Valvole a spillo DBB come Elemento Funzionale
L’elemento di intercettazione all’interno di un Interlocking Manifold è la valvola a spillo DBB (Double Block & Bleed). Questa configurazione prevede due sede di tenuta in serie (double block) con uno sfiato intermedio (bleed), che consente di:
- Isolare completamente lo strumento dal processo
- Verificare l’integrità della tenuta di monte attraverso lo sfiato
- Depressurizzare in sicurezza il tratto tra le due sfere prima di intervenire sul trasmettitore
La valvola a spillo garantisce una tenuta zero-leakage (ISO 5208 / API 598 rate A), fondamentale in applicazioni con fluidi pericolosi, tossici o ad alta pressione.
Pressure Rating
Gli Interlocking Manifold sono progettati per operare fino a #10000 (690 bar), coprendo le applicazioni più severe in ambito offshore deepwater, upstream gas e processi chimici ad alta pressione. La gamma di pressure rating disponibile copre tutti i principali class ASME, fino alle classi API 10000 e API 15000 tipiche dei sistemi wellhead e subsea.
Connessioni
Le connessioni disponibili comprendono:
- Filettate secondo ASME B1.20.1 (NPT)
- Flangiate secondo ASME B16.5
La scelta dipende dalle specifiche del progetto, dal rating operativo e dai requisiti del sistema HIPPS (alcuni sistemi integrator richiedono connessioni flangiate per eliminare qualsiasi giunzione filettata sulla linea primaria di pressione).
Materiali
I materiali dei corpi e delle parti a contatto con il fluido sono selezionati in funzione del servizio:
- Acciaio inossidabile AISI 316L per applicazioni standard in ambienti corrosivi
- Super Duplex F55 (UNS S32760) per ambienti altamente corrosivi, tipicamente offshore e deepwater, dove la resistenza alla corrosione salina e alla corrosione sotto tensione è critica
- Altri leghe speciali (Inconel, Hastelloy, Duplex F51) su richiesta per servizi particolari
Tenute
- Standard: PTFE, per la maggior parte dei servizi chimici e di processo
- Opzionale: Grafite, per alte temperature o servizi con idrocarburi che potrebbero rigonfiare le tenute polimeriche
Flushing Ring e Aghi di Connessione
In molte configurazioni, ciascuna linea DBB è dotata di flushing ring integrato e di aghi a saldare (butt-weld integral needle valves) per consentire il lavaggio della linea strumentale senza rimozione del trasmettitore. Questa opzione è particolarmente apprezzata in servizi con fluidi viscosi, con tendenza a cristallizzare o in presenza di gas acidi.
Varianti e Configurazioni dell’Interlocking Manifold
IM Standard: Configurazione 1oo1, 2oo3, 1oo2
La configurazione più comune dell’Interlocking Manifold risponde alla logica di voto del sistema HIPPS di riferimento:
- 1oo1 (one-out-of-one): manifold a singola linea DBB, utilizzato in sistemi con ridondanza gestita a livello di architettura esterna o in applicazioni meno critiche
- 1oo2 (one-out-of-two): due linee DBB con interblocco, per architetture a ridondanza doppia
- 2oo3 (two-out-of-three): tre linee DBB con interblocco a tre vie, soluzione standard de facto per sistemi HIPPS certificati SIL 3/SIL 4
In architetture 2oo3 complesse, è possibile ottenere la logica attraverso set di manifold 1oo1 individuali, ciascuno equipaggiato con flushing ring e aghi di connessione, assemblati e collaudati in officina come sistema unitario.
IM Modulare
La versione modulare (Modular Interlocking Manifold) consente una maggiore flessibilità progettuale: i singoli moduli DBB possono essere configurati e combinati per adattarsi a requisiti specifici di layout, numero di linee o tipologie di connessione. Questa soluzione è particolarmente apprezzata dai system integrator e dagli skid maker che devono integrare l’IM in un HIPPS skid con spazio o geometria vincolati.
Enclosure di Protezione IP66
Per installazioni in ambienti aggressivi — offshore, zone ATEX, ambienti con salsedine o condizioni atmosferiche severe — l’Interlocking Manifold è disponibile installato all’interno di una cassetta di protezione IP66 in acciaio inox SS316L (verniciato o nativo), che garantisce la protezione meccanica e ambientale dell’assemblaggio e dei trasmettitori collegati.
La versione con cassetta IP66 è la soluzione standard per installazioni offshore (FPSO, FLNG, FSRU) e per skid in zona ATEX.
Versione con Riscaldamento Auto-Regolante
In applicazioni con fluidi ad alta viscosità o in ambienti con temperature molto basse (artico, deepwater), è disponibile la versione con riscaldamento auto-regolante (self-regulating heating), integrato nell’enclosure, per prevenire il congelamento della linea strumentale e garantire la funzionalità del trasmettitore in ogni condizione operativa. Questa opzione è stata adottata, tra gli altri, in forniture destinate a impianti in Qatar e in installazioni FLNG.
Certificazioni: Il Framework Normativo di Riferimento
Per chi specifica o approvvigiona Interlocking Manifold in ambito EPC o system integration, le certificazioni sono un requisito non negoziabile. Di seguito le principali:
SIL 4 – IEC 61508
La certificazione SIL 4 secondo la norma IEC 61508 rappresenta il livello massimo di integrità per i safety instrumented systems. Ottenuta da ente terzo accreditato (TÜV), garantisce che l’architettura hardware e le procedure di produzione soddisfino i requisiti probabilistici di guasto pericoloso (PFD / PFH) richiesti per i livelli di sicurezza più elevati. È il prerequisito essenziale per qualsiasi fornitura destinata a sistemi HIPPS certificati.
PED 2014/68/EU
La Pressure Equipment Directive dell’Unione Europea disciplina i requisiti essenziali di sicurezza per gli equipaggiamenti in pressione immessi sul mercato europeo. Obbligatoria per tutti i manifold con rating superiore ai limiti di esenzione previsti dalla direttiva stessa.
ATEX 2014/34/EU
La direttiva ATEX è richiesta per tutti i componenti destinati a essere installati in zone con potenziale atmosfera esplosiva (classificate come Zone 0, 1, 2 per gas e vapori; Zone 20, 21, 22 per polveri). La marcatura ATEX sull’Interlocking Manifold (e sulla relativa enclosure) è un requisito standard per installazioni upstream, offshore e in raffineria.
IP66
Il grado di protezione IP66 dell’enclosure assicura protezione totale contro la polvere e contro getti d’acqua potenti da qualsiasi direzione — requisito standard per installazioni offshore e in ambienti industriali esposti.
CRN (Canada) e CU-TR (Paesi EAC)
Per progetti in Canada, la registrazione CRN (Canadian Registration Number) è obbligatoria per gli equipaggiamenti in pressione. Per i mercati dell’Eurasia Economic Community (Russia, Kazakhstan e Paesi EAC), è richiesta la certificazione CU-TR (ex GOST-R).
Perché Scegliere un Interlocking Manifold Rispetto a Soluzioni Tradizionali
I team di procurement e i progettisti EPC si trovano spesso a confrontare l’Interlocking Manifold con soluzioni equivalenti assemblate da componenti separati (singole valvole a spillo DBB con interblocco esterno, manifold a spillo tradizionali, ecc.). Ecco i principali fattori differenzianti:
Integrità del sistema: un corpo monolitico elimina le giunzioni tra valvole separate, riducendo i punti di perdita e semplificando la documentazione di integrità per il progettista di processo.
Certificazione unitaria: l’IM viene certificato SIL 4 come sistema, non come insieme di componenti. Per il responsabile di commessa EPC, questo significa un unico certificato, un unico fornitore qualificato, un unico datasheet da gestire nel documento control.
Semplicità di FAT: l’assemblaggio e il collaudo funzionale avvengono in officina dal produttore. Il FAT coinvolge l’assemblaggio completo, non i singoli componenti, con riduzione dei tempi e dei costi di testing on-site.
Tracciabilità e documentazione: per commesse soggette ad audit di sicurezza (IEC 61511, PSSR, PED), la completa tracciabilità di materiali, trattamenti termici, certificati di ispezione e prove idrauliche su un unico documento di fornitura è un vantaggio significativo.
Riduzione delle emissioni: meno giunzioni = meno potenziali sorgenti di fughe. Questo è un argomento sempre più rilevante per i progetti soggetti a requisiti di abbattimento delle emissioni fuggitive (ISO 15848, API 624).
Case Study: Installazioni Reali in Contesti Critici
Campo Deepwater di Sakarya — Mar Nero (Turchia)
Il campo gasifero di Sakarya, la più grande riserva offshore della Turchia, ha richiesto un sistema HIPPS per garantire la sicurezza operativa in condizioni di alta pressione deepwater. In questo progetto — con TPAO come end user e Yokogawa Malaysia come system integrator HIPPS — Indra ha fornito l’Interlocking Manifold come parte integrante del sistema. L’IM è stato realizzato con tutte le parti a contatto con il fluido in Super Duplex F55, per garantire la massima resistenza alla corrosione nell’ambiente marino aggressivo. La logica 2oo3 è stata ottenuta tramite manifold 1oo1 individuali con flushing ring e aghi butt-weld, assemblati e testati in-house. L’installazione è avvenuta all’interno di enclosure IP66 in SS316L per la protezione delle unità offshore.
FLNG — Progetto ZNLG per PETRONAS (Malaysia)
Per un’imbarcazione FLNG destinata alla produzione di gas naturale liquefatto, Indra ha consegnato 12 Interlocking Manifold (4 set in configurazione 2oo3) nell’ambito di un progetto con Yokogawa Malaysia come system integrator HIPPS, JGC Corporation e Samsung Heavy Industries come contractor EPC e Petronas come end user. Le condizioni operative di un FLNG richiedono componenti certificati per ambienti marini, soggetti a vibrazioni e temperature variabili, con massima affidabilità e minima manutenzione: requisiti che la serie IM soddisfa nella sua versione con enclosure IP66 e opzione riscaldamento auto-regolante.
Qatar Fertilizer Company — QAFCO 7, Impianto Ammoniaca (Qatar)
Nell’ambito del progetto QAFCO 7 — uno dei più grandi impianti di ammoniaca al mondo — Indra ha fornito Interlocking Manifold IM 2oo3 a Thyssenkrupp, uno dei principali contractor di processo nell’industria chimica e petrolchimica. Il FAT è stato completato positivamente con la presenza del cliente, confermando la conformità ai requisiti funzionali e di sicurezza, con spedizione diretta al sito QAFCO.
Progetto HIPPS in Libia — Orion HIPPS
Indra ha effettuato una fornitura di Interlocking Manifold SIL 4 per il primo sistema HIPPS realizzato da Orion HIPPS in Libya, includendo anche valvole DBB e manifold a spillo per strumentazione. Questo progetto ha segnato l’inizio di una collaborazione strutturata con Orion HIPPS, confermata successivamente anche nella realizzazione del più grande sistema HIPPS mai costruito, presentato a Dubai.
Guida alla Specifica: Cosa Valutare in Fase di Procurement
Se stai specificando o approvvigionando un Interlocking Manifold per un sistema HIPPS, ecco i parametri tecnici da definire prima di richiedere un’offerta:
Architettura di voto richiesta: 1oo1, 1oo2 o 2oo3 — dipende dal SIL target dell’architettura complessiva (calcolato dal safety engineer secondo IEC 61511).
Pressure rating: in funzione della pressione di progetto della linea strumentale. Definire classe ASME o API e pressione di design in bar o psi.
Connessioni: filettate NPT o flangiate ASME B16.5 — verificare i requisiti del sistema HIPPS integrator e le specifiche del progetto.
Materiale: valutare il servizio (temperatura, pH, contenuto H₂S, presenza di cloruri) e selezionare il materiale adeguato. Per ambienti offshore o con presenza di H₂S, verificare la conformità a NACE MR0175/ISO 15156.
Tenute: PTFE standard; grafite per alte temperature o servizi con idrocarburi pesanti.
Opzioni aggiuntive: flushing ring, aghi butt-weld, enclosure IP66, riscaldamento auto-regolante, marcatura ATEX, certificazione CRN o CU-TR.
Documentazione richiesta: datasheet, disegni costruttivi, certificati materiali (EN 10204 3.1 o 3.2), rapporti di prova idraulica, certificato SIL 4 TÜV, certificato ATEX, PMI.
Conclusioni: L’Interlocking Manifold come Componente Strategico per la Sicurezza di Processo
L’Interlocking Manifold non è semplicemente un componente di valvolame: è un sistema integrato di sicurezza che condiziona l’integrità funzionale dell’intero sistema HIPPS. Per i team EPC, i system integrator e gli skid maker, selezionare un IM certificato SIL 4, realizzato con valvole a spillo DBB di qualità documentata e disponibile nelle configurazioni richieste dal progetto, è una decisione che impatta direttamente sulla sicurezza dell’impianto, sulla continuità operativa e sulla conformità normativa.
La costruzione integrale, la logica di interblocco meccanico, il range di materiali e la flessibilità di configurazione — dalla versione base alla variante modulare con enclosure IP66 e riscaldamento auto-regolante — rendono l’Interlocking Manifold la soluzione di riferimento per qualsiasi architettura HIPPS in ambito oil & gas, petrolchimico, chimico e LNG.
Vuoi approfondire le specifiche tecniche o richiedere una configurazione personalizzata per il tuo progetto? Contatta il team tecnico Indra per supporto nella specifica e nella selezione del manifold più adatto alla tua applicazione.
