INGINERIA MECANICA A SISTEMELOR DE CONDUCTE - continuare de tiraj

  CUPRINS:
Capitolul 1. CALCULUL UNOR ELEMENTE DE CONDUCTE
APLICATIA 1.1. Calculul grosimii peretelui tevii 3
APLICATIA 1.2. O metoda de analiza a flanselor supuse unor momente de incovoiere 3 APLICATIA 1.3. Grosime a unei flanse oarbe 5
APLICATIA 1.4. Imbinarea a doua tevi cu grosimi diferite de perete 6
APLICATIA 1.5. Calculul coturilor din segmenti 7
APLICATIA 1.6. Efectul presiunii asupra factorului de intensificare a tensiunilor si factorului de flexibilitate 9
APLICATIA 1.7. Calcule privind estimarea continutului de lichid al unui recipient cilindric orizontal 10
APLICATIA 1.8. Tuburi cu pereti grosi 12
Bibliografie 14

Capitolul 2. CALCULE REFERITOARE LA DILATAREA/CONTRACTIA SISTEMELOR DE CONDUCTE
2.1. Variatia diametrului unei tevi cu temperatura 17
APLICATIA 2.1. Variatia diametrului unei tevi cu temperatura 17
2.2. Variatia lungimii unei conducte cu temperatura 18
APLICATIA 2.2. Variatia lungimii unei conducte cu temperatura 18
APLICATIA 2.3. Calculul incarcarilor care solicita punctele fixe 18
2.3. Transferul termic prin talpa unui suport 19
APLICATIA 2.4. Transferul termic prin talpa unui suport 20
2.4. Temperatura intr-un racord sau ramificatie 22
Bibliografie 23

Capitolul 3. CALCULUL SI SELECTIA SUPAPELOR DE SIGURANTA, DISCURILOR DE RUPERE SI ALE ALTOR ARMATURI
3.1. Siguranta in functionare a instalatiilor 27
3.2. Calcule privind SS si DR - APLICATII 27
3.2.1. Calculul de dimensionare al unei SS functionand pe abur 27
APLICATIA 3.1. Calculul de dimensionare al unei SS functionand pe abur 27
3.2.2. Calculul de dimensionare al unei SS care lucreaza in regim de gaz critic sau subcritic 28
APLICATIA 3.2. Calculul de dimensionare al unei SS care lucreaza in regim de gaz critic 29
APLICATIA 3.3. Calculul de dimensionare al unei SS care lucreaza in regim de gaz subcritic 30
3.3. SS cu diafragma „ROLL-OU T“ si alte sisteme 31
3.3.1. Functionare 31
3.3.2. Masuri pentru reducerea pierderilor excesive de presiune 32
3.3.3. Instalare 32
3.3.4. Sistem de cuplare a doua SS 33
3.4. Discuri de rupere 33
3.4.1. Date generale informative 33
3.4.2. Metodologia de dimensionare a unui DR 34
3.5. Standarde si Coduri pentru SS si DR 34
3.6. Forte de reactie in SS produse de gaze sau vapori la descarcarea in atmosfera 35
APLICATIA 3.4. Calculul fortei de reactie la esaparea unei SS pentru gaz natural 37
APLICATIA 3.5. Calculul fortei de reactie la esaparea unei SS pentru vapori de hidrocarburi 37
3.7. Calculul emisiei de zgomot 38
APLICATIA 3.6. Calculul emisiei de zgomot conform ISO 4126-9 38
3.8. Armaturi cu dotari speciale 39
3.8.1. Armaturi cu dispozitive de egalizare 39
3.8.2. By-passuri 40
3.8.3. Amplasarea by-passurilor 40
3.8.4. Conexiuni de drenaj/golire 41
3.9. Armaturi de automatizare. Montaje tip de aparatura si instrumentatie de automatizare 41
APLICATIA 3.7. Cote de amplasare pentru AMC-uri 42
APLICATIA 3.8. Montajul unui robinet de reglare 43
APLICATIA 3.9. Distante recomandate la montarea unei SS 43
Bibliografie 44

Capitolul 4. TIPURI DE IMBINARI LA SISTEMELE DE CONDUCTE
4.1. Imbinari demontabile 47
4.1.1. Imbinari cu flanse - tipuri de flanse 47
APLICATIA 4.1. Date pentru aplicatii seismice ale imbinarilor tip GROOVED JOINTS 48
APLICATIA 4.2. Un alt tip de flanse: Con Flat (CF) 55
4.1.2. Strangerea controlata a suruburilor/prezoanelor flanselor 57
4.1.3. Elongatia de tensionare 59
4.1.4. Ordinea de strangere (tensionare) a suruburilor 61
4.1.5. Factorul de piulita si momentul de strangere 65
APLICATIA 4.3. Strangerea controlata a prezoanelor unei imbinari cu flanse 65
APLICATIA 4.4. O alta formula pentru strangerea controlata a suruburilor flanselor 66 APLICATIA 4.5. Utilizarea arcurilor disc la imbinarile cu flanse 67
4.2. Recomandari finale 68
Bibliografie 69

Capitolul 5. FUNDATIILE ECHIPAMENTELOR STATICE, DINAMICE SI PENTRU SKIDURI. AMPLASAREA ECHIPAMENTELOR IN INSTALATII
5.1. Generalitati 73
APLICATIA 5.1. Tema pentru fundatia unei pompe 73
APLICATIA 5.2. Tema pentru fixarea unui vas orizontal pe fundatie 75
APLICATIA 5.3. Tema pentru fixarea unei coloane pe fundatie 77
APLICATIA 5.4. Tema pentru fixarea echipamentelor si SC pe un skid 80
5.2. Practici recomandate pentru skiduri 81
5.3. Conceptia de proiectare a unei estecade 81
5.4. Amplasarea echipamentelor in instalatii 83
5.4.1. Filosofia amplasarii echipamentelor intr-o instalatie 83
5.4.2. Amplasarea echipamentelor 84
5.4.3. Exemplu 84
APLICATIA 5.5. Amplasarea echipamentelor, constructiilor si statiilor intr-o instalatie de imbuteliat LPG 87
APLICATIA 5.6. Amplasarea u nor rezervoare cilindrice - schema de rezolvare 87
Bibliografie 88

Capitolul 6. CALCULE REFERITOARE LA SUPORTURILE SISTEMELOR DE CONDUCTE
6.1. Introducere 91
6.2. Calculul si alegerea SEV si SEC 91
APLICATIA 6.1. Alegerea unui SEC 91
APLICATIA 6.2. Alegerea unui SEV 92
6.3. Calculul deschiderii maxime intre doua suporturi 93
6.3.1. Introducere 93
6.3.2. Formule utilizate 95
6.3.3. Determinarea deschiderii optime a suporturilor - teorii aplicate 96
APLICATIA 6.3. Calculul deschiderii maxime intre doua suporturi pe baza momentului maxim de incovoiere si a sagetii maxime admisibile 97
6.3.4. Factorul de ajustare a de schiderii pentru conducte suportate si cu schimbari de directie 97
6.3.5. Calculul deschiderii maxime intre suporturile unei conducte geotermale 98
6.4. Suporturi speciale 99
APLICATIA 6.4. Suport ajustabil pentru conducte cu deplasari mari 99
APLICATIA 6.5. Suport conducta PEHD supraterana 100
6.5. Arcuri disc - suporturi cu arcuri disc 101
6.5.1. Introducere - ce este un arc disc (AD) 101
6.5.2. Date de identificare si de calcul, materiale 102
6.5.3. Recomandari importante 103
6.5.4. Indrumari de proiectare si de calcul 103
6.5.5. Combinatii posibile de AD 104
6.5.6. Caracteristici progresive ale AD 106
6.5.7. Elemente de ghidare si rezemare 106
6.5.8. Frecarea AD 107
6.5.9. Avantajele AD fata de alte tipuri de arcuri 107
APLICATIA 6.6. Dimensionarea unui AD pentru un amortizor 108
APLICATIA 6.7. Verificarea duratei de viata a unui AD 110
APLICATIA 6.8. Proiectarea unui suport elastic cu AD 111
APLICATIA 6.9. Suport cu AD pentru schimbatoare de caldura 114
APLICATIA 6.10. Suporturi amortizoare/eliminatoare de vibratii 115
Bibliografie 117

Capitolul 7. EFECTELE CORODARII MATERIALELOR METALICE DIN SC ASUPRA REZISTENTEI, FLEXIBILITATII SI SUPORTARII ACESTORA
7.1. Introducere 121
7.2. Metode si tehnici de apreciere a efectelor coroziunii 121
7.2.1. Utilizarea metodelor B31.G si RSTRENG pentru calculul rezistentei ramase a tevilor corodate la exterior si supuse incarcarii cu presiune interioara 122
7.2.2. Metoda de calcul din ASME B31.G 123
APLICATIA 7.1. Calculul presiunii de rupere prin metoda B31.G modificata 123
7.2.3. Metoda de calcul DNV-RP-F101 124
APLICATIA 7.2. Aprecierea rezistentei unei tevi cu un singur defect sub presiune interioara 126
7.2.4. Alte metode de calcul - m etoda interactiunii de tip mixt (MTI) 127
7.3. Metode de apreciere a durat ei de viata ramase a unui SC corodat 128
7.4. Standardul API 579-1/ASME FFS -1 - aplicarea principiului fitness-for-service 129
7.5. Avarii datorate coroziunii 129
7.6. Concluzii 130
Bibliografie 131

Capitolul 8. INCARCARI DIN CONDUCTE IN RACORDURILE ECHIPAMENTELOR CONECTATE
8.1. Introducere 135
8.2. Incarcari in racorduri - incadrarea in domeniul admisibil 135
8.2.1. Tabele cu incarcari admisibile 136
8.2.2. Tancuri de stocare si alte recipiente stabile 136
8.2.3. Incarcari in racordurile echipamentelor dinamice 137
8.3. Masuri de limitare a dezvoltarii unor incarcari suplimentare in racordurile echipamentelor mecanice 137
8.3.1. Lirele de dilatare 139
8.3.2. Suportarea corecta a SC atasate la echipamente 140
8.3.3. Detalii tip de montaje pentru reducerea incarcarilor in racordurile echipamentelor 141
APLICATIA 8.1. Conducte la schimbatoare de caldura cu presetupe 141
APLICATIA 8.2. Conductele la a spiratiile si refularile unor pompe 143
8.4. Utilizarea compensatoarelor lenticulare de dilatare 144
8.4.1. Introducere 144
8.4.2. Tipuri de compensatoare 144
8.4.3. Compensator universal 147
8.4.4. Compensator unghiular articulat 147
8.4.5. Montajul unor compensatoare pe aspiratia si refularea unei pompe 148
8.4.6. Calculul unghiurilor de incovoiere in sisteme cu articulatii 148
8.5. Pretensionarea (cold pull) CL 151
8.6. Calculul unui punct fix 152
APLICATIA 8.3. Calculul incarcarilor dintr-un punct fix (anchor) 153
8.7. Cum pot inlocui CD unele lire de dilatare 155
Bibliografie 160

Capitolul 9. MATERIALE TERMOPLASTICE SI TERMORIGIDE - SISTEME DE CONDUCTE DIN FIBRE DE STICLA
9.1. Introducere 163
9.2. Selectia si aplicatiile SC armate cu fibra de sticla 163
9.2.1. Selectia SC din FRP 163
9.2.2. Aplicatii industriale 163
9.2.3. Caracteristici fizice si de rezistenta ale FRP 165
9.2.4. Proprietati si caracteristici termice ale FRP 166
9.2.5. Proprietatile debitului de fluid 166
9.3. Aplicatii mecanice la SC armate cu fibra de sticla 168
APLICATIA 9.1. Distanta maxima intre suporturi 168
APLICATIA 9.2. Dilatarea unei conducte FRP 169
APLICATIA 9.3. Alungirea datorata presiunii intr-un sistem fara restrictii 169
APLICATIA 9.4. Impingerea datorata presiunii intr-o teava cu restrictii (blocata) 170
APLICATIA 9.5. Un compensa tor de dilatare U plan 171
APLICATIA 9.6. Lovitura de ciocan in FRP 171
Bibliografie 172

Capitolul 10. FENOMENE PERICULOASE IN FUNCTIONAREA SISTEMELOR DE CONDUCTE. PROBLEME CU SOLUTII SPECIALE
10.1. Introducere 175
10.2. Lovitura de ciocan in sistemele de conducte 175
10.3. Lovitura de ciocan a apei 176
APLICATIA 10.1 176
10.4. Cavitatia pompelor 177
10.4.1. Cavitatia 177
10.4.2. NPSH 178
10.4.3. Turbulenta si frecarea 178
APLICATIA 10.2. Calculul NPSH-A 179
APLICATIA 10.3. Analiza statica a inchiderii rapide a unei vane 179
APLICATIA 10.4. Suporturi cu contragreutati 180
APLICATIA 10.5. O solutie... salvatoare 181
APLICATIA 10.6. O solutie... cu noroc 182
APLICATIA 10.7. O solutie la indemana oricui 183
APLICATIA 10.8. Vibratii induse de vortexuri (VIV) 183
APLICATIA 10.9. Tasarea diferentiata a solului 187
APLICATIA 10.10. Distributia tensiunilor la suprafata tevilor incarcate partial cu lichid 188
APLICATIA 10.11. Unele aspecte aditionale la Codul ASME B 31.3 in privinta flexibilitatii SC 189
Bibliografie 190

Capitolul 11. FLUAJUL CONDUCTELOR
11.1. Scurta prezentare a fenomenului 193
11.1.1. Domenii de aplicare 193
11.1.2. Documentatia de insotire 194
11.2. Stadiile principale ale fluajului, caracteristici de fluaj 194
11.3. Deformatiile si modificarile structurale ale tevilor si elementelor cazanelor de abur care functioneaza la temperaturi ridicate 196
11.3.1. Date generale 196
11.3.2. Etapele desfasurarii verificarilor deformatiilor conductelor si colectoarelor de abur (marcarea cu repere de control a punctelor de fluaj) 196
11.3.3. Etapele desfasurarii verificarii modificarii caracteristicilor otelurilor 197
11.3.4. Conditiile de admitere a utilizarii conductelor, tevilor si coturilor supraincalzitoarelor cazanelor de abur peste 100.000 ore de functionare 198
11.3.5. Viteza de deformatie la fluaj 199
11.4. Calculul la fluaj 200
APLICATIA 11.1. Calculul de estimare a fluajului 201
11.5. Unele aspecte constructive legate de fluaj 203
11.6. Concluzii 204
Bibliografie 204

Capitolul 12. CALCULUL CONDUCTELOR CU AJUTORUL NOMOGRAMELOR
12.1. Introducere 207
APLICATIA 12.1. Cum putem transforma o diagrama liniara intr-o nomograma 207
APLICATIA 12.2. Dimensionarea unei conducte 208
APLICATIA 12.3. Calculul matematic al ridicarii la o putere fractionara 209
APLICATIA 12.4. Dimensionarea unei conducte pe baza vitezei debitului de fluid si a debitului efectiv 210
APLICATIA 12.5. Determinarea cad erii de presiune pe liniile de aer comprimat 211
APLICATIA 12.6. O alta varianta de dimensionare a unei conducte 212
12.2. Riglele de calcul - un alt tip de nomograme 213
APLICATIA 12.7. Calculul unor SS pentru (A) lichide si (B) gaze 214
12.3. Rigle de calcul-conversie 216
12.3.1. Rigla de calcul 216
APLICATIA 12.8. Calcule matematice (1) 216
APLICATIA 12.9. Calcule matematice (2) 216
12.3.2. Rigle de conversie 218
APLICATIA 12.10. Operatii de conversie 218
Bibliografie 220

Capitolul 13. CATEVA EXPLICATII, PRECIZARI SI SUGESTII
13.1. De ce acest capitol 223
13.2. Aplicatii 223
APLICATIA 13.1. Grosimi de perete de teava standardizate 223
APLICATIA 13.2. Diametre nominale si pante pentru conducte 223
APLICATIA 13.3. Presiunea echivalenta 225
APLICATIA 13.4. Un capac de teava neobisnuit 225
APLICATIA 13.5. Un dispozitiv prelungitor de tija de robinet 226
APLICATIA 13.6. Un dispozitiv pentru decupat ramificatii 227
APLICATIA 13.7. Statie de utilitati (apa de spalare, aer, abur medie si joasa presiune) 227
APLICATIA 13.8. Tipul reductiilor pe aspiratii si refulari 228
APLICATIA 13.9.A. Tip de aranjame nt aspiratie/refulare la pompe (nu numai API) 229
APLICATIA 13.9.B. Tip de aranjament aspiratie/refulare la pompe API 230
APLICATIA 13.10. Montaj tip pentru un ansamblu de doua pompe si una de rezerva 231
APLICATIA 13.11. Aranjamente tip pentru aspiratii pompe centrifugale 232
APLICATIA 13.12. SC tipice pe ntru o turbina de abur 233
APLICATIA 13.13. Amplasarea unor pompe legate la o coloana sub vacuum 234
APLICATIA 13.14. Refulari tipice pentru pompe 234
APLICATIA 13.15. Montarea unui indicator de nivel pe un vas 235
APLICATIA 13.16. Fixarea pe conducta a ramificatiilor pentru masuratori AMC 236
APLICATIA 13.17. Montarea unu i orificiu restrictiv 237
APLICATIA 13.18. Sustinerea unor robinete de aerisire pe conducte 238
APLICATIA 13.19. Fixarea si consolidarea ramificatiilor de drenaj 239
APLICATIA 13.20. Filtru temporar tronconic 240
APLICATIA 13.21. Modificari ale ASME B31.3 in editia 2012 241
Bibliografie 241

Capitolul 14. DEMOLAREA, DEZMEMBRAREA SI DEZAFECTAREA UNOR INSTALATII DIN INDUSTRIA CHIMICA, PETROCHIMICA SI DE RAFINARII
14.1. De ce acest capitol Introducere 245
14.2. Aplicatii 245
APLICATIA 14.1. Exemplu de documentatie generala pentru demolarea unei instalatii dezafectate si valorificarea deseurilor rezultate 245
APLICATIA14.2. Valorificarea des eurilor rezultate din demolarea unei instalatii 252
Bibliografie 254

ANEXE:
Anexa A
APLICATIA A1 - Lista Codurilor, standardelor si specificatiilor valabile la data redactarii lucrarii 257
APLICATIA A2 - Date necesare pentru studiul fluajului 258
APLICATIA A3 - Tensiuni admisib ile pentru unele materiale 262
APLICATIA A4 - Unitati si conversii 263
APLICATIA A5 - Proprietati ale gazelor - pentru calcul SS si DR 264
APLICATIA A6 - Momente de inertie si module de rezistenta axiale pentru diverse forme de sectiuni 266
APLICATIA A7 - Profile metalice uzuale 270
APLICATIA A8 - Calculul profilelor compuse (combinate) 274
APLICATIA A9 - Deformarea si tensiunea (a) dintr-o grinda in consola cu o forta concentrata in capatul liber 276 (b) dintr-o grinda simplu rezemata cu o forta concentrata la mijloc 277 (c) dintr-o grinda simplu rezemata cu o forta uniform distribuita 278
APLICATIA A10 - Scurt Dictionar explicativ 279
Anexa B
ASME B 31.3 APPENDIX P - REGULI ALTERNATIVE PENTRU EVALUAREA DOMENIULUI DE TENSIUNI (traducere) 283
Anexa C
ASME B 31.3 - MODIFICARI ESENTIALE IN ED. 2014 286
Bibliografie 288

INCHEIERE 289
  PREZENTARE:
De ce acest volum - al doilea din seria INGINERIE MECANICA - dupa volumul INGINERIA MECANICA A SISTEMELOR DE CONDUCTE - Ghid de proiectare

Deoarece am observat ca multe programe (softuri) care exista in acest moment pe piata sunt aplicatii specifice unui domeniu sau fenomen, fara explicarea acestora in ceea ce priveste conditiile de calcul, criteriile de alegere a unor coeficienti, care este domeniul valabil in care se situeaza parametrii de calcul, cum trebuie interpretate rezultatele.

Sigur ca este necesara cunoasterea teoriei fenomenelor fizice, metalurgice, chimice sau electrice care apar la proiectarea, executia si operarea unor instalatii din industria chimica, petrochimica sau de rafinarii! Dar nu este suficienta! Parca mai utile sunt aplicatiile, calculele manuale sau cu calculatorul pentru unele elemente de conducte, subansambluri sau sisteme intregi. Si aceste calcule, nu numai pentru ele in sine, ci si in corelare cu alte sisteme: constructii din beton sau metalice, echipamente statice sau dinamice, aparatura de automatizare, alimentare si protectie electrica etc.

De aceea acest nou volum este un fel de culegere de probleme de proiectare care au rezolvarea pe loc, dupa o scurta prezentare a fenomenului dintr-un anumit domeniu.

Sunt capitole care par putin „retro“ prin tema abordata - Capitolul 12 Calculul SC cu ajutorul nomogramelor - unde apare si „rigla de calcul“ din anii ’60, dar veche de peste 1000 de ani. Si cu aceasta rigla s-au construit Podul de la Cernavoda si Tour Eiffel! Dar sunt prezente si capitole de noutate absoluta, precum Studiul suporturilor elastice cu arcuri disc sau Studiul domeniilor de portanta ale racordurilor recipientelor incarcate cu sarcini din conducte...

De regula APLICATIILE sunt scurte, strict la obiect, pun la indemana cititorului formule cunoscute sau mai putin cunoscute, iar rezolvarile au unitatile de masura precizate.

Lucrarea apare ca urmare a lipsei de documentatie de pe piata (in limba romana) pentru inginerii proiectanti de sisteme de conducte, pentru cei care in exploatare vor sa cunoasca mai bine teoria si practica proiectarii de acest fel, pentru cei ce vor sa asigure functionarea in siguranta si cu riscuri minime a instalatiilor petrochimice.

Acest volum ofera informatii si metode de calcul pentru proiectarea Sistemelor de conducte pentru a fi sigure si eficiente in functionare normala sau calcul mecanic din BIBLIOGRAFIA anexata, ca fiind cele mai potrivite pentru cazurile studiate. Sigur ca utilizarea unor programe (softuri) poate furniza rezultate mai rapide si mai precise, dar nimeni nu explica fenomenul care genereaza aceste probleme, care sunt factorii care conduc la aceste rezultate, cum se interpreteaza acestea si ce masuri trebuie luate pentru inlaturarea eventualelor distorsiuni aparute.

Autorul

DESPRE AUTOR:

Aurel Alessandrescu a absolvit Facultatea de Mecanica - Sectia Utilaj Chimic din Institutul Politehnic - Bucuresti, in anul 1969. De atunci, a lucrat numai in proiectare, in IPROCHIM (IITPIC, IMUC) si CITON. In activitatea sa, a elaborat proiecte de montaj SISTEME DE CONDUCTE, dintre care se remarca: Instalatia Acid Azotic - sectia de recuperare a caldurii, Instalatia de Uree Coppe-Rust - sectia de inalta presiune, Instalatia de Amoniac Kellogg, Instalatia de Hidrogen din Cauciucul Poliizoprenic si, cea mai importanta realizare, Instalatia de Schimb Izotopic pentru APA GREA de la ROMAG Drobeta-Turnu Severin, pentru care a fost sef de proiect Sisteme de conducte. Toate proiectele sale se bazau pe calcule precise referitoare la imbinarile cu flanse speciale, suportarea si flexibilitatea sistemelor de conducte, inlocuirea insotirii cu abur cu incalzirea electrica etc. In proiectele sale adopta solutii tehnice originale, in special in numeroasele zile de asistenta tehnica pe santiere.

A participat la doua conferinte internationale cu lucrari originale, noutati absolute: „O noua forma de compensator pentru dilatarea conductelor“ si „Un nou tip de suport elastic constant“, bine apreciate in randul specialistilor. Este membru al American Society of Mechanical Engineers (ASME), verificator ISCIR si are o inventie brevetata. A functionat in calitate de cadru didactic asociat la Sectia de utilaje de proces a Facultatii de Mecanica din Institutul Politehnic - Bucuresti, in anii 1977-1992.
  PREFATA:
  CUVINTE CHEIE: