22.9 KB · ⇊ 7 parts · ⤓ Micron 22.9 KB · ⤓ HTML 64.4 KB

top

Un mwbwsistema di tubazioni (in mwcalingua inglese mwcqmwcgpiping), in mwcwingegneria, indica l'insieme, più o meno complesso, di mwdatubazioni che collegano le varie apparecchiature di un impianto (ad esempio mwdqidraulico, mwdgchimico o mwdwpetrolchimico). Il sistema di tubazioni permette l'intercettazione, il trasporto e l'accumulo dei mweafluidi (liquidi o gassosi) destinati alle varie utenze.

• Caratteristiche

• La progettazione

• Analisi delle sollecitazioni

• Elementi

• Tubi

• Tubazioni

• Giunti

• Flange

• Raccordi o pezzi speciali

• Valvole

• Compensatori e supporti

• Verifica del funzionamento di un sistema di condotte

• Esempio di applicazione pratica

• Note

• Bibliografia

• Voci correlate

• Altri progetti

• Collegamenti esterni

Al momento della progettazione, un sistema di tubazioni richiede studi accurati che, a partire dalla definizione del percorso all'interno dell'impianto di ogni mwgqtubo, risolvano tutte le difficoltà concernenti i collegamenti, la mwggraccorderia, le mwgwsaldature, la supportazione, le spinte e le mwhadeformazioni per arrivare fino alle prove di buon funzionamento (le prove idrauliche e di tenuta), verniciatura ed mwhqisolamento.

Nell'ambito dei sistemi di tubazioni il disegnatore e progettista si piazza come il referente principale, dovendo egli conoscere tutte le problematiche inerenti ai materiali che costituiscono le tubazioni, gli spazi minimi richiesti per eseguire l'installazione, quale sia la raccorderia più adatta allo scopo, come connettere qualunque tubazione all'apparecchio a valle e a quello a monte. Egli conosce e ha le necessarie abilità per risolvere gli inconvenienti dati dal peso, dalla temperatura e dalla pressione cui sono sottoposti i tubi.

Rigorosamente a valle di una corretta impostazione degli schemi strutturali di una tubazione progettata, (che è un insieme composito di una specifica gamma strutturale) esiste la possibilità di effettuare, prima del completamento della progettazione, un controllo di calcolo detto di mwjqanalisi delle sollecitazioni (in inglese mwjgstress analysis), che permette sulla base di dati afferenti (vincoli meccanici, pressione, temperatura, materiali, componenti) di prevedere le mwjwsollecitazioni (sforzi) che andrebbero ad insistere sulle parti della tubazione, quindi permettendo di conoscere preventivamente i margini di sicurezza operativi della tubazione stessa (cioè se la tubazione è ben adeguata a resistere alle condizioni), ovvero il superamento di tali margini, (cioè se la tubazione non è adatta a reggere le condizioni), come è comprensibile il computo è fondamentale prima di realizzare la tubazione, soprattutto quanto esistono pericolose condizioni di pressione e di temperatura (soprattutto variazioni di temperatura, con conseguenti dilatazioni differenziali), sollecitazioni dinamiche ed a fatica.

Lo schema proposto quindi può essere riconosciuto dal calcolo come corretto, oppure può essere considerato come carente, errato o inadeguato, e da modificare di conseguenza. A questo punto lo schema modificato sarà nuovamente sottoposto a calcolo di controllo. In buona misura l'analisi è quindi la previsione di quello che avverrebbe se venisse realizzato uno schema proposto e, molto importante, la messa in evidenza dei punti critici, con la segnalazione della necessità eventuale di realizzarlo in altro modo nel caso che risulti errato, o inadeguato.

L'analisi può essere preventiva (prima di realizzare l'opera), ma anche di controllo o verifica, (per sapere in che condizione operativa di "sforzi" è un'opera già realizzata). I procedimenti di calcolo sono di norma effettuati con mwkgprogrammi informatici specifici, dato che facilmente il calcolo, in strutture di elevata complessità, eccede le normali possibilità pratiche di calcolo individuale manuale.

La buona conoscenza (preliminare) delle basi teoriche della costituzione degli schemi e (comunque) del calcolo di analisi, da parte dell'operatore al momento dell'introduzione dei dati nel sistema di calcolo, permette un utilizzo virtuoso del programma informatico stesso, che per sua parte si limita a dare risposte ai dati di ingresso. In sintesi (come sempre con i programmi di calcolo) vale il criterio che se si immettono condizioni e dati discutibili, o errati, si hanno risposte di conseguenza.

Per uno schema bene impostato il computo di mwlqstress analysis ha lo scopo principale di controllo della sicurezza ottimale, basato sulle condizioni ammissibili; in seconda istanza la stress analysis è eccellente mezzo di ottimizzazione dei costi, permettendo di individuare schemi che nel rispetto di dette condizioni permettano realizzazioni meno gravose, semplificate, quindi intrinsecamente più sicure e meno costose.

Il mwngtubo è un mwnwprofilato mwoametallico mwoqcilindrico formato da un'unica lamiera di un metallo (ad esempio mwogacciaio, rame). I tubi in acciaio sono largamente impiegati nell'industria chimica e in tantissime applicazioni, ma si possono avere anche tubi di materiali differenti dall'acciaio e con le più svariate applicazioni; in particolare:

• acciai bassolegati

• acciai ricoperti (mwpgteflonati, mwpwvetrificati)

• acciai altolegati (ad esempio: mwqqacciai inossidabili)

• leghe metalliche diverse (mwqwcromo, mwranichel, mwrqtitanio, mwrgmolibdeno, mwrwVanadio, ecc.)

• ghisa

• materie plastiche

• calcestruzzo

• rame

• vetrocite-ref-1[1]

• più materiali intimamente connessi tra loro (i cosiddetti tubi mwugmultistrato, aventi un'anima in alluminio ricoperta, esternamente e internamente, da materiali plastici)

I differenti materiali usati per la costruzione dei tubi sono legati allo stato ed alle condizioni del fluido convogliato; parametri fondamentali per la scelta del materiale sono:

• aggressività del fluido convogliato (corrosività, capacità ossidativa/riduttiva, abrasività meccanica);

• temperatura di esercizio;

• pressione.

Il costo di alcuni tubi, ad esempio in leghe metalliche particolari, può essere enormemente superiore a quello dei tubi metallici comuni; in diversi casi però, per la natura stessa dei fluidi convogliati, la scelta del materiale è molto limitata, e spesso quasi obbligata.

Le tubazioni, ognuna con una sua specifica funzione, dimensione e caratteristica di materiale, concorrono a formare un sistema complesso (appunto il "piping") che consente il trasferimento di mwwwfluidi all'interno di un impianto. Il trasferimento si può verificare tra una fase e l'altra di lavorazione oppure dal materiale grezzo in ingresso all'impianto fino al prodotto finale.

Oltre alle tubazioni rigide, esiste una vasta gamma di tubazioni flessibili, in materiali che vanno dalle varie mescole di gomma, al PTFE, al silicone. In termini generali tutti questi articoli hanno la caratteristica di potere lavorare con delle pressioni alte, e temperature relativamente basse.

Dovendo operare nel campo delle alte temperature, o per il trasferimento di gas dove è richiesta la tenuta ermetica, si impiegano i Tubi Metallici Flessibili.

I tubi possono essere uniti tra loro attraverso diversi tipi di mwzamwzqgiunti, che possono essere:

• a mwaasaldatura

• a bicchieri saldati

• a bicchieri non saldati

• a mwbaflange

• speciali

• a manicotto

• a bocchettone

• rapidi

Per unire tubi in ghisa si utilizza piombo fuso a cui viene sovrapposta corda catramata. Per i tubi in gomma si utilizzano collanti o anelli in gomma.

Le flange sono piastre metalliche forate perimetralmente e saldate all'estremità di un tubo per consentirne l'unione con altri tubi dotati di flange o con altre attrezzature. Le flange sono tenute insieme da mwdgdadi e "tiranti" (o "prigionieri"). I tiranti sono aste di metallo filettate inserite tra due fori di due flange. Alle due estremità di ciascun tirante sono avvitati i dadi, anelli metallici che bloccano il tirante e garantiscono l'accoppiamento permanente delle due flange.

I raccordi hanno il compito di unire due o più tubi tra loro (o di chiudere un tubo), anche di diametri differenti. Alcuni tipi di raccordi sono:

• gomito a 90°

• mwgacurva a 90°

• curva a 45°

• gomito con bocchettone

• mwhaTee a 90°

• Tee a una curva

• mwhwriduzione e aumento

• croce

• nipplo

• calotta

• tappo

• distribuzione a gomito

• distribuzione a croce

• flessibile

• mwkaa compressione

• mwkgad anello tagliente

In corrispondenza dei raccordi si hanno delle mwlaperdite di carico consistenti, che devono essere considerate durante la progettazione.

Al piping appartengono anche le mwmavalvole, assieme agli altri organi di regolazione e di intercettazione.

I mwowcompensatori vengono inseriti in punti cruciali del sistema di tubazioni. I compensatori sono degli elementi flessibili che deformandosi contrastano l'effetto delle mwpadilatazioni termiche subite dalle tubazioni. Alcuni esempi di compensatori sono i "compensatori a lira" (o "a omega") e i "compensatori a soffietto". Ad essi vengono accoppiati dei "supporti", che fungono da mwpqvincoli mobili.

Uno degli esempi più pratici che si possono trovare è il collegamento tra più bacini idrici per permettere sempre la continua alimentazione di una rete, come quella di una città. Per poter valutare appieno il funzionamento dovremmo conoscere le quote dei peli liberi dei serbatoi, le lunghezze ed i diametri delle tubazioni e la loro mwqascabrezza, le quote erogate nei singoli nodi della rete, definendo mwqqnodo qualsiasi punto ove confluiscono più di due condotte, o dove possiamo trovare un cambio di diametro o di scabrezza. Le incognite di un sistema di condotte sono il sapere quale sarà la portata di ogni singolo lato della rete dei carichi.

Per ciascuno nodo, si può scrivere l'equazione di continuità:

mwrq T Q i − − T Q j = 0 {\displaystyle \mathrm {T} Q_{i}-\mathrm {T} Q_{j}=0}

Si considera la sommatoria estesa a tutti i lati che convergono nel nodo e considerando positive le portate entrante e negative le uscenti. Questa formula dovrà essere applicata a tutti i nodi. Per conoscere le portate dovremmo sapere le perdite di carico lungo ogni lato, che possiamo scrivere nella equazione generale:

mwsq H j − − H j + 1 = L i ⋅ ⋅ k i ⋅ ⋅ Q i 2 ⋅ ⋅ D i − − n i = β β i ⋅ ⋅ Q i 2 {\displaystyle H_{j}-H_{j+1}=L_{i}\cdot k_{i}\cdot Q_{i}^{2}\cdot D_{i}^{-n_{i}}=\beta _{i}\cdot Q_{i}^{2}}

Dove:

• mwtqH sono i carichi

• mwtwL le lunghezze dei lati

• mwuqQ le portate

• mwuwD il diametro

Questa equazione dovrà essere scritta tante volte per ogni lato. Le mwvqm e le mwvgn equazioni che possiamo scrivere rispetto alla prima ed alla seconda equazione descrivono l'intero problema.

L'esempio più semplice è quello di due serbatoi, mwwqA e mwwgB che alimentano una rete cittadina con una portata mwwwQmwxag, ogni ramo dei due serbatoi collegati al nodo ha una lunghezza mwxqL con un mwxgcoefficiente di Strickler-Manning relativo alla scabrezza noto, come il diametro dei due tubi. I due serbatoi sono posizionati ad un dislivello mwxwΔz. Le due condutture che partono dai serbatoi si collegano nel nodo mwyaN.

Possiamo scrivere il sistema di equazioni:

mwza { Q N U = Q A N + Q B N J A N ⋅ ⋅ l = J B N ⋅ ⋅ l + Δ Δ z A B {\displaystyle {\begin{cases}Q_{NU}=Q_{AN}+Q_{BN}\\J_{AN}\cdot l=J_{BN}\cdot l+\Delta z_{AB}\end{cases}}}

mwzw Q = v ⋅ ⋅ Ω Ω = Ω Ω ⋅ ⋅ k s ⋅ ⋅ R 2 3 ⋅ ⋅ J 1 2 ⇒ ⇒ J = Q 2 k s 2 ⋅ ⋅ R 4 3 ⋅ ⋅ Ω Ω 2 {\displaystyle Q=v\cdot \Omega =\Omega \cdot k_{s}\cdot R^{\frac {2}{3}}\cdot J^{\frac {1}{2}}\Rightarrow J={\frac {Q^{2}}{k_{s}^{2}\cdot R^{\frac {4}{3}}\cdot \Omega ^{2}}}}

Dove:

• mw0wJ sono le perdite di carico

• mw1qR è il mw1graggio idraulico

Che quindi diventa:

mw2g J A N = Q A N 2 k s 2 ⋅ ⋅ R 4 3 ⋅ ⋅ Ω Ω 2 {\displaystyle J_{AN}={\frac {Q_{AN}^{2}}{k_{s}^{2}\cdot R^{\frac {4}{3}}\cdot \Omega ^{2}}}}

mw3q J B N = Q B N 2 k s 2 ⋅ ⋅ R 4 3 ⋅ ⋅ Ω Ω 2 {\displaystyle J_{BN}={\frac {Q_{BN}^{2}}{k_{s}^{2}\cdot R^{\frac {4}{3}}\cdot \Omega ^{2}}}}

Che diventa quindi:

mw4q Q A N 2 k s 2 ⋅ ⋅ R 4 3 ⋅ ⋅ Ω Ω 2 ⋅ ⋅ l = Q B N 2 k s 2 ⋅ ⋅ R 4 3 ⋅ ⋅ Ω Ω 2 ⋅ ⋅ l − − Δ Δ z A B {\displaystyle {\frac {Q_{AN}^{2}}{k_{s}^{2}\cdot R^{\frac {4}{3}}\cdot \Omega ^{2}}}\cdot l={\frac {Q_{BN}^{2}}{k_{s}^{2}\cdot R^{\frac {4}{3}}\cdot \Omega ^{2}}}\cdot l-\Delta z_{AB}}

Poniamo il coefficiente mw4wα:

mw5g α α = l k s 2 ⋅ ⋅ R 4 3 ⋅ ⋅ Ω Ω 2 {\displaystyle \alpha ={\frac {l}{k_{s}^{2}\cdot R^{\frac {4}{3}}\cdot \Omega ^{2}}}}

Quindi possiamo scrivere:

mw6g { Q A N = Q N U − − Q B N ⇒ ⇒ Q A N 2 = ( Q N U − − Q B N ) 2 = Q N U 2 − − 2 Q N U Q B N + Q B N 2 Q A N 2 = Q B N 2 ⋅ ⋅ α α − − Δ Δ z A B α α {\displaystyle {\begin{cases}Q_{AN}=Q_{NU}-Q_{BN}\Rightarrow Q_{AN}^{2}=(Q_{NU}-Q_{BN})^{2}=Q_{NU}^{2}-2Q_{NU}Q_{BN}+Q_{BN}^{2}\\Q_{AN}^{2}={\frac {Q_{BN}^{2}\cdot \alpha -\Delta z_{AB}}{\alpha }}\end{cases}}}

Che possiamo sviluppare e scrivere le due relazioni:

mw7g { Q B N = α α ⋅ ⋅ Q N U 2 + Δ Δ z A B 2 α α Q N U Q A N = Q N U − − Q B N {\displaystyle {\begin{cases}Q_{BN}={\frac {\alpha \cdot Q_{NU}^{2}+\Delta z_{AB}}{2\alpha Q_{NU}}}\\Q_{AN}=Q_{NU}-Q_{BN}\end{cases}}}

cite-note-11. ↑ I tubi in vetro vengono utilizzati in applicazioni speciali, ad esempio per la movimentazione di sostanze fortemente acide.

• mw-a(EN) John J. McKetta, Piping Design Handbook, Marcel Dekker, Inc., 1992, ISBN 0-8247-8570-3.

• citerefnayyar(EN) Mohinder L. Nayyar, Piping Handbook, 7ª ed., McGraw-Hill, 2000, ISBN 0-07-047106-1.

• citerefperry(EN) Robert H. Perry, Don W. Green, James O. Maloney, Perry's Chemical Engineers' Handbook, 7ª ed., McGraw-Hill, 1997, ISBN 0-07-049841-5.

• mw-wChimica industriale

• mwaqeCompensatore idraulico

• mwaqmCurva (idraulica)

• mwaquFlangia

• mwaqcImpianto chimico

• mwaqkMovimentazione dei materiali

• mwaqsNumero di schedula

• mwaq0Piping & Instrumentation Diagram

• mwaq8Relining

• mwareTee (idraulica)

• mwarmTubo

• mwaruValvola (idraulica)

• mwarcMarcatura delle tubazioni

Altri progetti

• Wikizionario

• Wikimedia Commons

• Wikizionario contiene il lemma di dizionario «tubazione»

• Wikimedia Commons contiene immagini o altri file su tubazione

• mwarwASME B31.3 Process Piping Guide, Revision 1 mwar0Archiviato il 28 maggio 2008 in Internet Archive. from mwar8Los Alamos National Laboratory Engineering Standards Manual OST220-03-01-ESM

• mwaseSeismic Design and Retrofit of Piping Systems, July 2002 from American Lifelines Alliance website

• mwasmEngineering and Design, Liquid Process Piping U.S. Army Corps of Engineers, EM 1110-l-4008, maggio 1999

• mwasucorsiadistanza.polito.it (PDF).