7/26/2019 Curs nr 1.pdf

1/22

TAE Curs nr. 1

-1-

1. NOTIUNI INTRODUCTIVE

1.1 Generalitati

Functionarea instalatiilor integrate in diferite structuri tehnologice implicatransportul unui numar mare de fluxuri de masa, caracterizate prin simultaneitate si

continuitate.Agentii de lucru utilizati in aceste fluxuri sunt caracterizati in general prinnatura, proprietatile si parametrii de functionare, iar vehicularea pe traseul fluxului sau demasa trebuie sa-i conserve calitatea.

Conductele sunt utilizate pentru transporul agentilor de lucru si reprezinta partidistincte ale instalatiilor din care fac parte. Tipul constructiv, dimensiunile si parametriiconductei sunt impusi de particularitatile tehnice ale instalatiei pe care o deserveste.

1.2. Conditii tehnice generale

Conducta reprezinta totalitatea elementelor constructive asamblate etans si inconditii de siguranta, destinata transportarii unui agent de lucru intre doua puncte aleinstalatiei.

Sistemul de conducte este alcatuit din doua sau mai multe conducte racordateintre ele.

Circuitul reprezinta una sau mai multe conducte sau sisteme de conducte,cuplate in serie sau in paralel, destinate transportarii si distributiei aceluiasi agent ( faraschimbarea starii de agregare).

Traseulconstituie dezvoltarea in spatiu a aconducteiAgentul sau fluidul de lucru reprezinta materialul in stare fluida sau fluidizata

transportat prin conducta. Acesta poate fi sub forma de lichid, vapori sau gaz, sau poate fisi sub forma solida - pulverizat sau granulat in medii purtatoare de lichid sau gaz.

Caracteristicile fluidului sunt date de natura, proprietatile si parametrii acestuia,formind conditiile si restrictiile tehnice de baza.

Fig.1.1. Influienta caracteristiclor fluidului asupra conductelor

7/26/2019 Curs nr 1.pdf

2/22

TAE Curs nr. 1

-2-

Caracteristica fizico-chimica evidentiaza proprietatile fluidului: starea deagregare, compozitia si agresivitatea chimica, concentratia, densitatea, puritatea,viscozitatea, granulatia precum si efectele corozive, erozive sau abrazive, etc.

Caracteristica de transport pune in evidenta parametrii specifici ai fluidului :debit, temperatura, presiune, care determina materialul, dimensiunile si structura traseuluiconductei.

Debituleste marimea care determina diametrul interior al conductei, si reprezinta

cantitatea (masica sau volumica) de fluid care strabate sectiunea de curgere in unitateade timp (este proportionala cu viteza acestuia).

Temperatura influenteaza in general materialul din care este facuta conducta, sise disting trei valori caracteristice : temperatura de functionare (tf), este definita ca temperatura de regim sau de lucru si

este valoarea maxima a temperaturii fluidului in timpul exploatarii normale a conductei. temperatura de calcul (tc), este temperatura maxima a peretelui conductei in timpul

exploatarii normale. Aceasta este de obicei egala cu cea de functionare atit pentruconductele izolate cit si pentru cele neizolate termic.Pentru conductele captusite sauplacate la interior sau a celor incalzite din exterior aceasta temperatura se determinaprin calcul.

temperatura maxima admisibila (tmax), este valoarea cea mai ridicata a temperaturii

peretelui conductei in exploatare normala, in conditiile presiunii maxime admisibile.

Presiunea este parametrul care intervine direct in calculul mecanic al conductelorstabilind in principal grosimea peretelui, precum si complexitatea sistemului de rezemaresau suspendare. Se deosebesc urmatoarele presiuni caracteristice : presiunea de functionare (pf), este valoarea maxima a presiunii fluidului in timpul

exploatarii normale a conductei; presiunea de calcul (pc), este presiunea de functionare in cele mai severe conditii de

exploatarenormala a conductei, si nu tine cont de suprapresiunea existenta pe cealataparte a conductei. Daca pe partea cealalta apare vacuum atunci presiunea de calculse majoreaza cu 1 bar.

presiunea nominala (pn), este o valoare conventionala si se defineste ca presiuneamaxima care se admite a fi atinsa in timpul exploatarii normale, fara a periclita

integritatea conductei cind aceasta este la temperatura de 20 C. presiunea maxima (pmax), se defineste ca presiunea maxima care se admite a fi atinsa

in timpul exploatarii normale, fara a periclita integritatea conductei cind aceasta estesupusa temperaturii maxime admisibile.

7/26/2019 Curs nr 1.pdf

3/22

TAE Curs nr. 1

-3-

Valorile caracteristice ale presiunii fluidelor

Fig.1.2. Influenta temperaturii asupra presiunii maxime admisibile.1 - OLT37,3 si OT45,2 ; 2 - OLC20 si OTA20 ; 3 16Mo3 ;

4 - 14CrMo4 si OTA17MoCr13 ; 5 10CrMo10

7/26/2019 Curs nr 1.pdf

4/22

TAE Curs nr. 1

-4-

Structura conductelor

Realizarea practica a unei conducte (fig.1.3) se face prin asamblarea partilorcomponente si prin echiparea ei cu dotarile necesare in exploatare, elemente de conducta(teava), suporturi, aparatura si protectii (izolatii).

Fig.1.3. Clasificarea partilor componente si dotarilor unei conducte

Elementele de conducta intra in contact direct cu fluidul fiind permanenet spalate deacesta si se impart in urmatoarele subgrupe:

tevile, sunt elementele tubulare, utilizate la confectionarea tronsoanelor rectilinii aletraseului conductei;

fitingurile sau elementele fasonate sunt elementele necesare modificarii sectiunii decurgere, a schimbarii directiei traseului precum si ramificatiilor necesare.

armaturile, sunt elementele care dirijaza si controleaza circulatia fluidului princonducta, unele dintre ele putind regla parametrii acestuia;

elementele de asamblareasigura racordarea tronsoanelor de conducta intre ele si lainstalatiile tehnologice.

Suporturilesunt elementele mecanice prin intermediul carora sarcinile statice si dinamicece apartin conductei sunt preluate si transmise structurilor de rezistenta exterioare (pereti,fundatii, grinzi, etc.). Acestea sunt suspensiisi reazeme.

Aparatele de masura si control este destinata masurarii si interpretarii parametrilor

fluidului .Acestea sunt elemente mecanice care asigura racordarea traductoarelor (apartinconductei) si aparatura propriu-zisa, care apartine instalatiei de urmarire, control, reglaresi protectie a procesului tehnologic.

Protectiile au rolul de a asigura si mentine integritatea suprafetelor interioare siexterioare ale conductei,si sunt de natura mecanica, chimica sau termica (placareinterioara, vopsire, cauciucare, izolatie termica, etc.).

1.4. Parametrii nominali

7/26/2019 Curs nr 1.pdf

5/22

TAE Curs nr. 1

-5-

Parametrii nominali ai unei conducte sunt standardizati si se refera in principal ladiametrul si presiunea nominala.

Diametrul nominal (Dn)este un numar conventional adimensional care nu are unsens fizic, masurabil , dar este asociat diametrului exterior al tevilor, indiferent degrosimea peretelui acestora.

Presiunea nominala (pn) este o valoare conventionala care exprima presiuneamaxima la care un element de conducta poate functiona pe intreaga sa durata de viata, inconditii de siguranta deplina, daca temperatura fluidului este de 20 C.

Parametrii Dnsi pncaracterizeaza tipodimensiunile elementelor de conducta si i-simodifica solutiile constructive la variatia cel putin a unuia din ele. Deci exista ocorespondenta biunivoca intre cei doi parametri.

Valorile standardizate ale diametrului nominal Dn si al presiunii nominale pnsuntprezentate in tabelele nr. 1.1 si 1.2.

Tabel 1.1. Valorile standardizate ale diametrului nominal Dn

Tabel 1.2 Valorile standardizate ale presiunii nominale pn

7/26/2019 Curs nr 1.pdf

6/22

TAE Curs nr. 1

-6-

1.5. Variante de asamblare a elementelor de conducta

Traseele de conducte se realizeaza prin asamblarea elementelor de conducta.Aceste asamblari trebuie sa corespunda din punct de vedere mecanic, al etanseitatii, safie rezistente la coroziune si eroziune, sa asigure debitul de fluid transportat, sa fieinterschimbabile si sa creeze pierderi de sarcina (presiune) cit mai reduse. Asamblarile

pot fi demontabile (cu flanse sau filet) sau nedemontabile ( prin sudura).

- Asamblarea prin sudare este o imbinare nedemontabila, se executa rapid prinpozitionare cap la cap si reprezinta procedeul cu ponderea majoritara in prezent indomeniul asamblarii conductelor. Depunerea materialului de ados se face instraturi suprapuse succesiv in geometria prelucrarii capetelor de teava (sanfren) ,rezultind cordonul de sudura. La conducte de diametere mari si presiuni ridicate,dupa sudura se fac tratamente termice de detensionare.

Asamblarea prin flanse este o imbinare demontabila ce utilizeaza flanse rotunde fixateprin sudura de capetele conductelor. Flansele se prind intre ele prin intermediul

suruburilor (prezoanelor) si se etansaza cu garnituri. Cele mai utilizate flanse sunt(fig.1.4):

flansa rotunda, plata, fixata prin sudura de colt, interior si exterior (pn

7/26/2019 Curs nr 1.pdf

7/22

TAE Curs nr. 1

-7-

Asamblarea prin filet, este o imbinare demontabila, prin intermediul unor piese delegatura filetate (denumite generic fitinguri), si se aplica in general la conducte dediametru relativ redus (Dn

7/26/2019 Curs nr 1.pdf

8/22

TAE Curs nr. 1

-8-

1.7 Fitingurile

Fitingurile sau elementele de conducta fasonate (curbe, coturi, reductii, ramificatii,etc.) fac posibila realizarea diferitelor configuratii spatiale impuse traseelor de conducte(fig.1.5) .

Fig.1.5. Variante constructive si marimile caracteristice ale fitingurilor

Curbele sunt elementele care modifica directia de curgere a fluidului, seconfectioneaza din teava prin indoire la cald sau la rece si sunt caracterizate de unghiulde indoire (), raza de curbura (R), precum si prin dimensiunile bratelor de legatura (B1 siB2). Acestea asigura in general o flexibilitate pronuntata traseului, motiv pentru care sunt

7/26/2019 Curs nr 1.pdf

9/22

TAE Curs nr. 1

-9-

recomandate conductelor care transporta fluide cu temperaturi ridicate (asiguraautocompensarea deplasarilor create de dilatare). Curbele pot fi :

Curbe netede utilizate la retelele de conducte de inalta, medie si joasa presiune,confectionate din tevi laminate cu pereti subtiri sau grosi, cu Dn< 600.

Curbe cutateutilizate in cazul conductelor de abur saturat sau supraincalzit de joasapresiune de diametre mari (Dn=400 . . 600). Sunt confectionate din tevi cu pereti

subtiri, prin indoire la rece, cu formare de cute prin incalzirea locala a zonelorrespective.

Coturile au acelasi scop constructiv cu al curbelor, diferenta constind in faptul caacestea au o raza de curbura mult mai mica si implicit o flexibilitate redusa. Serecomanda utilizarea lor numai pentru conductele de medie si joasa presiune. Sedeosebesc :

Coturile netedese obtin prin indoirea la cald sau la rece a tevilor cu pereti subtiri (Dn 16) ; c cu mufe filetate

Fig.1.10. Variante constructive ale sertarelora sertar paralel monobloc; b,c sertar pana monobloc ; d,e paralel cu discuri independente ; f

pana cu discuri independente ; 1,2 tija ne/ascendenta ; 3 sertar ; 4 corp vana

7/26/2019 Curs nr 1.pdf

13/22

TAE Curs nr. 1

-13-

Robinete de inchidere, care au rolul de a permite sau intrerupe circulatia fluidelor.Se deosebesc urmatoarele variante constructive :

Robinete cu sertar (vana) (v.fig.1.10-1.11). Sectiunile de trecere ale vanei suntperpendiculre pe axa de curgere a fluidului si nu modifica directia de curgere. Dispozitivulde inchidere este alcatuit dintr-un sertar a carui deplasare este paralela cu planurile

orificiilor de trecere ale vanei si perpendiculara pe directia de curgere a fluidului. Solutiade antrenare a sertarului poate fi cu tija ascendenta sau neascendenta. Cele cu tijaascendenta permit vizualizarea starii de deschidere a vanei, iar cele cu tija neascendentaocupa un spatiu de manevra mai redus.

Fig.1.11. Robineti cu sertara cu tija neascendenta; b cu tija ascendenta

1 - corp ; 2 - capac ; 3 roata de manevra ; 4 tija ; 5 presgarnitura de etansare ;6 bucsa filetata ; 7 bucsa de ghidare ; 8 - sertar ; 9 inel de etansare

7/26/2019 Curs nr 1.pdf

14/22

TAE Curs nr. 1

-14-

Robinete cu ventil (v.fig.1.12-1.14) La acest tip de armaturi orificiul de trecere alrobinetului este amplasat intr-un plan orizontal sau oblic, ce impune specificarea sensuluide trecere. Dispozitivul de inchidere realizat sub forma unui ventil se deplaseazaperpendicular pe planul orificiului, tija de antrenare avind o miscare ascendenta, portiuneafiletata fiind in exteriorul sau interiorul armaturii.

Fig.1.12. Clasificarea robinetilor cu ventil dupa circulatia fluidului prin corpa robinet drept; b robinet de colt ; robinet cu tija inclinata

1 - corp ; 2 - capac ; 3 tija ; 4 ventil ; 5 scaunul ventilului

Fig.1.13. Variante constructive ale ventilelora ventil plan ; b ventil conic ; c ventil sferic ; d ventil sferic cu egalizarea presiunii la deschidere

1 - tija ; 2 bucsa de fixare ; 3 ventil ; 4 scaun ventil ; 5 orif iciu de egalizare.14 ordinea de antrenare a pieselor

7/26/2019 Curs nr 1.pdf

15/22

TAE Curs nr. 1

-15-

Fig.1.14. Variante de antrenare a tijei ventiluluia filet exterior, cu roata si t ija neascendenta; b filet exterior cu roata neascendenta si tija

ascendenta; c filet interior cu roata si tija ascendente

Robinete cu cep(v.fig1.15), au dispozitivul de inchidere sub forma unui cep coniccare actioneaza prin rotire. Se construiesc pentru doua sau trei cai de circulatie alefluidului.

Fig.1.15. Elemente componente ale robinetului cu cep (a) si variante de circulatie afluidului prin corp (b)

1 - corp ; 2 capac ; 3 cheie de actionare ; 4 cep ; 5 presgarnitura ; 6 surub de presare.

7/26/2019 Curs nr 1.pdf

16/22

TAE Curs nr. 1

-16-

Robinete cu etansare speciala (fig.1.16) sunt in general acele armaturi care intrain contact direct cu fluide agresive, se executa din materiale rezistente la coroziune.Pentru cazurile de etansare deosebita (cazul statiilor de tratare chimica a apei dealimentare din CET sau CTE) se folosesc robineti cu ventilsi membrana elestica.

Fig.1.16. Robinet de inchidere cu membrana pentru etansare (a) si pentru inchidere sietansare (b)

1 - corp ; 2 capac ; 3 ventil ; 4 membrana elastica de etansare ; 5 membrana elastica pentruinchidere si etansare

Robineti de reglare (fig.1.17). O metoda de reglare a parametrilor fluidelor oconstituie modificarea corelata si controlata a debitelor vehiculate. Robinetii de reglare

utilizati pentru aceste necesitati au ca principiu de functionare schimbarea sectiunii detrecere (efecte de strangulare) prin deplasarea tijei servomotorului (H) sub actiuneasemnalului de comanda (xc), urmata de variatia pierderilor de presiune in robinet p si

deci variatia debitului de fluid dupa relatia Q ~ p . Variantele constructive ale robinetilor

relizeaza curse rectilinii (H) sau ungiulare ().

Fig.1.17. Schema de principiu a robinetului de reglare (a) si pentru variatia presiunii inzona strangularii (b)

7/26/2019 Curs nr 1.pdf

17/22

TAE Curs nr. 1

-17-

Caracteristicile hidraulice (fig.1.18) ale acestor robineti, determinate prin profilareacorespunzatoare a dispozitivelor de reglare coreleaza debitul vehiculat cu gradul sau dedeschidere dupa caz sub forma :

( )[ ]cxHQQ = si respectiv ( )[ ]cxQQ =

Fig.1.18. Caracteristicile de lucru ale robinetilor de reglare : liniare (a) si logaritmice (b)

In practica se deosebesc urmatoarele tipuri constructive :

Robinet de reglare cu ventil.Profilarea ventilului permite obtinerea unor caracteristicihidraulice intrinseci de foma liniara sau logaritmica;

Robinet cu un scaun, la care circulatia fluidului este permisa in sensul pentru carepresiunea actioneaza desupra ventilului atunci cind robinetul este inchis. Ca efect crestecaderea de presiune pe robinet, reducind scaparile de fluid pe linga scaun dar solicitindsuplimentar etansarea la tija de actionare si marind cuplul pentru deschidere.

Robinet cu doua scaunela care fluxul de fluid se divizeaza, in sensul ca, atunci cindrobinetul este inchis presiunea fluidului actioneaza simultan asupra celor doua ventile insensuri opuse, ceea ce conduce la echilibrarea fortelor hidrostatice. Acest tip de robinetasigura caderi mari de presiune, superioare celui cu un singur scaun.

Robinet de reglare cu clapeta fluture (fig.1.19) are dispozitivul de reglare sub formaunei clapete care basculeaza pe axa tijei de antrenare.. Tija este prevazuta cu doua

lagare de alunecare si cu unul sau doua lagare de rostogolire. Forma si cursa clapeteiconduc la o caracteristica intrinseca de forma parabolica.

Robinetii de retinere au rolul de a asigura circulatia unidirectionala a fluidelor princonducte, si sunt echipate cu dispozitive de retinere cinematice actionate din interior.

1 Robinetul de retinere cu clapeta(fig.1.20) Bascularea clapetei duce la deschiderearobinetului. Sensibilitatea clapetei si viteza sa de inchidere cresc daca se monteazao contragreutate exterioara solidara cu tija. Se recomanda amplasarea robinetuluipe portiunile orizontale ale traseelor de conducte.

7/26/2019 Curs nr 1.pdf

18/22

TAE Curs nr. 1

-18-

2 Robinetul de retinere cu ventil (fig.1.21). Presiunea fluidului aplicata sub ventilasigura forta necesara deschiderii robinetului. Cursa este controlata cu ajutoruldispozitivelor de ghidare sau de limitare.

Fig.1.19. Robinet de reglare cu clapeta fluture cu unul (a) si doua lagare derostogolire (b). Pozitiile extreme ale clapetei : c- inclinate ; d de trecere ; e - opritoare

Fig.1.20. Robinet de retinere cu clapeta1- corp ; 2- capac ; 3- bolt ; 4- clapeta de retinere

7/26/2019 Curs nr 1.pdf

19/22

TAE Curs nr. 1

-19-

Fig.1.21. Robinet de retinere cu ventil(a) ventil liber ; (b) ventil cu arc de inchidere ; c- ventil de laminare a cursei1- corp ; 2- capac ; 3- ventil de retinere ; 4- ghidaj ; 5 arc de inchidere ; 6 tija

reglabila, de limitare a cursei

Armaturi pentru descarcarea condensatului . Acest tip de armaturi se deschidintermitent si automat, numai in prezenta fazei lichide a amestecurilor bifazice apa -abur. Din gama acestora fac parte;- Oala de condensat cu plutitor (fig.1.22a) . Nivelul variabil de condensatbasculeaza plutitorul, iar tija acestuia solidara cu ventilul permite evacuarea fazeilichide. Dupa evacuare plutitorul revine inchizind orificiul de obturare.- Oala de condensat termodinamica (separator termodinamic) (fig.1.22b).Principiul de functionare se bazeaza pe diferenta de presiune intre cele doua feteale unei placi metalice orizontale care obtureaza orificiul de evacuare.Curgereacondensatului ridica placa si elibereaza orificiul. Dupa terminarea fazei lichidedeasupra placii patrunde aburul care acumulindu-se provoaca inchiderea acesteia.

Conditia de montare este in plan orizontal.

Fig.1.22. Oala de condensat cu plutitor (a) si separator termodinamic (b)1- corp ; 2- plutitor ; 3- bolt ; 4- disp.de evacuare ; 5 parghie; 6 placa; 7 duza;

8 cartus de filtrare

7/26/2019 Curs nr 1.pdf

20/22

TAE Curs nr. 1

-20-

- Oala termica cu burduf. Tija de antrenare a ventilului de obturare este solidara cuun burduf metalic etans, ce contine un lichid care vaporizeaza usor. La contactul cu fazalichida burduful se contracta si retrage tija eliberind orificiul de evacuare a condensului, iarla aparitia aburului fierbinte lichidul din burduf vaporizeaza si dilata burduful care inchidela loc orificiul.- Oala termica cu bimetal. Tija de antrenare este solidara cu un pachet de tole dinbimetal. Temperaturile diferite ale condensului si aburului defomeaza aceste tole intr-un

sens sau altul inchizind sau deschizind orificiul de evacuare.

Armaturile de siguranta (fig.1.23) au rolul de a proteja utilajele tehnologice siconductele impotriva cresterii accidentale a presiunii fluidelor peste limitele de sigurantaprestabilite. Printre supapele de siguranta cele mai utilizate se enumera :

Supapa de siguranta cu resort;Supapa de siguranta cu contragreutate;Supapa de sigurata cu impuls.

Fig.1.23. Supape de siguranta : cu arc (a) ; cu contragreutate (b) ; cu impuls (c)1- corp ; 2- plutitor ; 3- arc ; 4- disp.de comprimare ; 5 piulita de reglare;

6 contragreutate; 7 surub de fixare; 8 conducta de impuls ; 9 robinet de descarcare ;10 -piston

1.9 Suporturile sunt elementele care preiau in funcionare fore, momente si deplasricreate de : greutatea proprie a conductelor si fluidului transportat, reaciunile provocate decurgerea acestuia ( vibraii, socuri mecanice si hidraulice, reacii la esapare, etc),

greutatea izolaiei termice, reaciunile si deplasrile datorate utilajelor tehnologice pe carele deservesc, sarcini exterioare create de vint, zpad, etc. Suporturile se clasific astfel :- dup deplasri permise, in suporturi fixe si mobile;- dup modul de preluare si de transmitere a sarcinilor, in suspensii si reazeme

(fig.1.24, 1.27)Conductele de inalt, medie si joas presiune cu diametre nominale mai mici de Dn600care transporta fluide fierbinti, sau care sunt montate la inaltime sunt sustinute cu ajutorulsuspensiilor, care sunt suporturi flexibile. Suspensiile se fixeaza pe portiunile orizontalesau verticale ale traseului, fie cu eclise sudate fie cu bride. Conducta se suspenda prinintermediul unor tiranti realizati in solutie mono sau bifilara

7/26/2019 Curs nr 1.pdf

21/22

TAE Curs nr. 1

-21-

Reazemele sunt suporturile care sustin conductele pe orizontala si pot fi cu piesefixe sau role care permit dilatarile libere ale conductelor.

Fig.1.24. Variante constructive ale suspensiilor si reazemelor : (a, b) suspensiemonofilara ; (c,d) suspensie monofilara cu dispozitiv elastic superior / intermediar ; (e,f)

suspensie bifilara cu dispozitive elestice intermediare / inferioare ; (g) suport direct ;(h) suport indirect

1- conducta ; 2- structura de rezistenta ; 3- grinda metalica; 4- dispozitiv de prindere ; 5 tirant; 6 carlige articulate; 7 mufa filetata; 8 dispozitiv de fixare ; 9 spozitiv elastic.

7/26/2019 Curs nr 1.pdf

22/22

TAE Curs nr. 1

Fig.1.27. Dispozitive de prindere a reazemelor de conducta: 1 - conducta ; 2- suport dinprofil U ; 3 suport din profil L; 4- postament ; 5 grinda metalica; 6 brida; 7 ghidaj

lateral.