Organe pentru circulatia fluidelor

Organe pentru circulatia fluidelor

Cuprins

Argument

Prezentare generala

Elemente pentru conducerea fluidelor

Elemente pentru retinerea fluidelor

Elemente pentru comanda si reglarea fluidelor

Etonari

Protectia si izolarea conductelor si armaturilor

Controlul imbinarii tevilor si a tuburilor

Masuri de protectia muncii

Bibliografie

2. Prezentare generala

Ansamblul elementelor montate pe un traseu bine determinat, delimitand un spatiu inchis prin care se transporta si se distribuie materiale in stare fluida sau fluidizata, se numeste conducta.

Fluidul ce se transporta poate fi: lichid (apa, uleiuri, benzine, produse chimice etc) ; gazos (abur, aer comprimat, hidrogen, amoniac etc) ; corpuri solide aduse in stare fludizata (transportul hidraulic al lemnelor, al sfeclei de zahar, transportul pneumatic al minereurilor, al pulberilor, al cerealelor etc).

Conductele pot avea lungimi de la cativa centimetri sau metri (in cadrul agregatelor sau al uzinelor) si pana la sute sau mii de kilometrii (transportul intre localitati sau intre tari ).

Avantajul principal al acestei variante de transport este ca, pana la o anumita valoare a cantitatii de fluid transportate, este cel mai ieftin.

Elementele constructive de baza ale unei conducte sunt prezentate in figura de mai jos :tubulatura 1(conduce fluidul), armaturile sau robinetele 2 (comanda si regleaza circulatia fluidelor), aparate de masura si control 3 (indica valoarea temperaturii, presiunii PH-ului etc), suporti de rezemare 4, piese fasonate (ramificatii) 5, compensatoarele de dilatare 6, flansele 7 (solidarizeaza elementele invecinate), elementele de sustinere 8, elemente de retinere a fluidului 9, pompa 10 (imprima fluidului presiunea necesara pentru a putea fi transportat).

Conductele se executa la diametre nominale standardizate. Acestea au valori apropiate de diametrul sectiunii de trecere a fluidului. Presiunile nominale, standardizate, determina incadrarea conductelor in anumite trepte de presiune. Acest lucru, alaturi de temperatura si caracteristicile chimice ale mediului de lucru transportat, ajuta la alegerea corecta a tipului de conducta. La executia conductelor si a elementelor de legatura sunt utilizate materiale care prezinta : o buna rezistenta elastica si plastica ; rezistenta la presiunea, temperatura si actiunea coroziva a mediului de lucru, a mediului ambiant ; prelucrabilitate ; pret de cost optim fata de cerintele impuse de exploatare.

Elemente pentru conducerea fluidelor

Tubulatura conductelor are rol de delimitare a spatiului in care este condus fluidul si se executa prin procedee de laminare, circulara in sectiune. Dupa destinatie, conuctele pot fi industriale (tehnologice, de ventilatie, de ungere) sau civile(de apa, canal, termoficare, etc). Tubulatura se prezinta sub forma de : tevi- au peretii subtiri, lungimea mult mai mare decat diametrul si se executa prin procedee de laminare, tragere, sudare din platbanda sau tabla roluita. Pentru medii de lucru corozive se folosesc oteluri anticorozive inalt aliate. Tevile se pot proteja la interior prin cauciucare, emailare, placare ; se mai pot executa de asemeni din cupru, alama, aluminiu, plumb ; tuburi -au peretii mai grosi , diametrele foarte mari, lungime mult mai mica decat tevile si se executa din fonta turnata, beton, gresie antiacida, azbociment, etc.

Elemente pentru retinerea fluidelor

Din aceasta categorie fac parte : rezervoarele, recipientele si cilindrii masinilor de forta sau ai masinilor de lucru.

Aceste elemente se executa in special prin turnare din fonta sau din otel. Cele de dimensiuni mari se executa prin sudare din table de otel.

Rezervoarele, recipientele si cilindrii au ca anexe conducte de umplere si de evacuare, serpentine de incalyire sau de racire, dispozitive de nivel si de prealin, precum si armaturile specifice.

Rezervoarele sunt vase inchise (de constructie etansa) utilizate pentru depozitarea fluidelor la presiunea atmosferica sau la presiuni diferite, dar la temperatura obisnuita. De exemplu, rezervoarele de benzina ale masinilor rutiere sau cele ale statiilor de benzina, rezervoarelor castelelor de apa, etc.

Recipientele sunt tot vase inchise de contructie etansa.Ele retin fluidele la temperaturi si presiuni diferite. Ca exemplu pot fi indicate buteliile de aragaz, autoclavele, tamburele cazanelor de abur, putere de oxigen, etc.

Rezervoarele si recipientele au forme constructive variate. Mai obisnuite sunt formele cilindrice (tamburele cazanelor cu abur, cisternele pentru transporturi laptelui, al benzinei etc.), sferice (vase de depozitat din industria chimica).

Elemente pentru comanda si reglarea fluidelor

Armaturile sunt elemente componente folosite in urmatoarele scopuri : inchiderea (retinerea) si deschiderea circulatiei fluidelor ; reglarea debitului de curgere a fluidului ; masurarea si controlul unor parametri (presiune, temperatura etc) pentru siguranta si protectia instalatiilor.

Armaturi normale. Organele se folosite pentru inchiderea si cele pentru deschiderea circulatiei fluidelor se numesc armaturi normale.

Organul cel mai utilizat pentru comanda circulatiei fluidelor este ventilul sau supapa (fig. 14.6, a,b).Inchiderea -deschiderea se obtin prin deplasarea liniara a ventilului, prin insurubare - desurubare in cauza ventilului din figura 14.6, a, sau prin actionarea directa a tijei, supapei in cazul robinetului din figura 14.6,b.Robinetele cu cap (fig 14.7) asigura o inchidere etansa prin contactul suprafetelor slefuite ale cepului cu corpul armaturii. Astfel de armaturi se monteaza pe conducte cu gaze , la indicatoarele de nivel etc. Deschiderea se face prin rotirea cepului prevazut cu fanta.Se pot construi robinete cu cep pentru : un singur ceas, doua sensuri, doua sau trei cai de curgere (fig.14.7, b).

Cele mai reprezentative armaturi cu functie de reglaj sunt robinetele cu ac si supapele cu clapete sau vane (fig 14.8) executate in diferite variante. Variatia debitului de trecere prin conducta este reglata prin insurubarea sau desurubarea treptata a tijei acului. Astfel elementele de inchidere pot asigura o sectiune variabila a orificiului de trecere a fluidului, adica se poate regla debitul de trecere prin conducta.

Grupa armaturilor speciale cuprinde aparatele pentru presiune, debit etc. din interiorul fluidului conductei sau al vaselor precum si supapele, ventilele sau valvele de siguranta ce se monteaza pe conductele sau pe recipientele in care presiunea fluidelor variaza de la P min la P max.

Este necesara protejarea unor astfel de instalatii impotriva deteriorarii determinate de cresterea presiunii peste valoarea maxima admisibila. Deoarece eventuala deteriorare a unor parti ale instalatiei ca urmare a suprapresiunii poate produce accidentarea personalului deservire, echiparea instalatiilor cu supape de siguranta este obligatorie.

In figura 14.9,a este repreyentata sectiunea printr-o supapa de siguranta cu parghie si contragreutate (G). Astfel de supape de siguranta functioneaza automat sub actiunea directa a presiunii fluidului. Un alt tip de armatura pentru siguranta si protectie foarte mult utilizat este supapa de siguranta cu arc elicoidal (fig 14.9,b).

Cand presiunea din conducta sau din recipientul pe care se monteaza supapa creste astfel incat creeaza o forta mai mare decat cea a arcului ventilului se deschide, iar presiunea se restabileste la valoarea admisibila.

Etansari

Etansarile reprezinta ansamblurile de organe de masini avand cas cop esential inchiderea cat mai ermetica a unui spatiu continand un mediu sub presiune, separarea a doua sau ami multe spatii cu medii aflate sub presiuni diferite, respectiv protectia etansa a unor spatii continand lubrifianti, impotriva pierderii acestora sau impotriva patrunderii unor corpuri straine.

Etansarile ocupa un rol deosebit de important in construictia de masini, deoarece de buna functionare a etansarilor depinde buna functionare a intregii instalatii sau durata ei de viata.

Clasificarea etansarilor poate fi facuta dupa diferite criterii ca, de exemplu :

Dupa contactul dintre suprafetele pieselor si ale garniturii care constituie etansarea, se deosebesc :

- etansari cu contact, la care etansarea se realizeaza prin contactul direct dintre suprafetele pieselor (fig. 11.17 si 11.19, a) sau prin contactul acestora cu un element intermediar care constituie garnitura de etansare.

-etansari fara contact, la care etansarea se realizeaza prin forma interstitiului dintre cele doua piese (fig. 11.23).

2) Dupa miscarea relativa dintre suprafetele pieselor intre care se realizeaza etansarea, se deosebesc :

- etansari fixe, la care nu exista miscare intre suprafetele pieselor ;

- etansari mobile, la care exista miscare intre suprafetele pieselor.

Protectia si izolarea conductelor si armaturilor

Protectia conductelor si armaturilor

Fluidele pot avea actiuni agresive asupra conductelor si aparaturii aferente sau, pentru a-si mentine parametrii functionali trebuie protejate. Aceasta actiune se manifesta prin distrugerea conductelor, si armaturilor prin coroziune si eroziune. Ca rezultat al acestor actiuni se produce distrugerea geometriei interioare a armaturilor, subtierea peretilor, distrugerea inelelor de etansare, strapungerea flanselor etc.

Pentru a preintampina aparitia acestor efecte in timpul functionarii instalatiilor din care fac parte conductele si armaturile se iau masuri speciale in procesul de proiectare, executie si ansamblare.

Solutia constand din executarea conductelor si armaturilor din materiale cu rezistenta mare la coroziune si eroziune - oteluri bogat aliate cu Cr, Ni, Mn, Mo etc. sau aliaje neferoase - nu poate fi intotdeauna aplicata din cauza costului ridicat al acestor materiale.

De aceea se adopta alte masuri ca :

folosirea etansarilor speciale din fibre ceramice cu insertie metalica si acoperis metalic din otel sau nichel ;

etansarea tijelor armaturilor cu teflon ;

evitarea montarii in contact direct a doua piese din metale cu potential electrochimic diferit.

Spre deosebire de metalele din grupa intai, cele din grupa a doua nu se oxideaza in aer.

Daca doua piese aflate in contact metalic direct sunt confectionate din materiale aflate la distanta mare, apare o coroziune puternica la locul de contac. De aceea se izoleaza suprafetele de contact cu un material plastic metalizat. Acesta se depune pe suprafetele pieselor ce trebuie izolate (fig. 11.25) dupa care montarea decurge in mod obisnuit.

Astfel se pot izola suruburile flanselor corp-copac si flansele paralele, dupa ce, in prealabil, s-a izolat si suprafata garniturilor metalice.

- depunerea de pelicule de protectie pe suprafetele armaturilor.

Aceste pelicule pot fi :

din material plastic, depus cu pensula ;

din materiale plastice, depuse cu spray ;

metalice, depuse prin metalizare ;

din sticla, ceramica sau email, depuse prin procedee speciale ;

Protectia anticorosiva

Conductele situate in aer liber sau in diferite medii agresive sunt afectate, in general, de efectul coroziunii. Procesul de coroziune este de natura electrolitica si apare la piesele metalice aflate sub influenta unui mediu agresiv. Efectul acestuia este reducerea sectiunii piesei si reducerea rezistentei acesteia. Avand un effect negative foarte puternic, procesul de coroziune si de protectie contra coroziunii ocupa un loc important in preocuparile tehnicii actuale.

Protejarea anticorosiva se face prin interpunerea intre suprafata metalica si mediul ambiant a unui strat izolat ( mineral sau organic ) a unui metal inoxidabil ( crom, nichel ) sau a unei depuneri de zinc. Procedeele de depunere pot fi prin realizarea unei pelicule din material plastic depus cu pensula sau prin pulverizare, prin metalizare sau zincare, prin acoperiri cu vopsele antiruginoase.

Izolarea condutelor si armaturilor

Izolarea conductelor si, mai putin a armaturilor este o operatie care se executa dupa montare in una din urmatoarele situatii:

cand se urmareste evitarea pierderilor de caldura de la fluidul cald din conducta spre mediul inconjurator;

cand se urmareste impiedicarea patrunderii caldurii din exterior, la un fluid rece care circula prin conducta,

cand este necesara protectia conductei sau armaturii impotriva actiunii mediului in care ele sunt amplasate,

cand este necesara evitarea incalzirii conductei sau armaturii sub actiunea razelor solare.

In functie de scopul urmarit se allege un anumit tip de izolatie si o anume substanta izolatoare.

Astfel, in cazul cel mai obisnuit, izolatiile termice se realizeaza cu ajutorul vatei de sticla. Stratul de vata este multat pe conducta cu ajutorul unei plase din sarma si al unui strat din carton, strans cu sarma din otel ( fig. 11.30, a). Pentru conductele cu diametru mare, in locul cartonului asfaltat se poate utiliza tabla galvanizata.

Conductele care se protejeaza impotriva umiditatii, de exemplu din sol, se izoleaza cu bitum si hartie ( fig. 11.30, b).

Conductele obisnuite care lucreaza in aer se izoleaza prin acoperire cu lacuri si vopsele. Culorile acestora indica, conform prevederilor unui standard de stat, si natura fluidului care circula prin conducta sau armatura.

Conductele si armaturile care lucreaza in aer liber, in bataia razelor solare, se vopsesc, dacaa este cazul, cu vopsele sau lacuri de culoare argintie ( pe baza de bronz de aluminiu ) astfel incat sa reflecte razele si sa acumuleze cat mai putina caldura.

Controlul imbinarii tevilor si tuburilor

Controlul imbinarii tevilor consta in efectuarea probelor tehnologice si vizeaza rezistenta la etanseitate atat a elementelor de baza cat si a imbinarilor cand prin conducta circula fluide. Probele de etanseitate se fac hidraulic, cu ajutorul unei prese hidraulice manuale, in conducte introducandu-se apa. Presiunea de proba, superioara celei de lucru a fluidelor se stabileste prin caietele de sarcini de catre proiectant.

Inainte de proba conductele se spala cu apa sau se sufla cu aer, in interior, in scopul de a se inlatura orice reziduuri.

Pentru probe conductele se echipeaza cu aparate de masurat si control ca : manometre, termometre, supape de siguranta etc. Felul sau caracterul probelor ce se executa sunt prevazute in documentatia de executarea conductelor.

De obicei, toate conductele destinate transportului de lichide, indiferent de diametrul lor, ca si conductele de gaze pana la diametrul de 150 mm, se probeaza hidrauluic. Peste 150 de mm diametru conductele de gaze se probeaza fie cu apa, fie cu aer.

Presiunea de proba, in majoritatea cazurilor, este 1,25 P . Se mentine presiunea de proba timp de 5 - 10 min, dupa care presiunea in conducta se scade la valoarea presiunii nominale, executandu-se o usoara ciocanire a imbinarilor sudate, la o distanta de 15 - 20 mm de cusatura de sudura, cu un ciocan cu capul bombat ( sferic), timp in care se face controlul imbinarilor.

Rezultatele probei se constituie satisfacatoare daca nu se constata scaderea presiunii in manometre si nu sunt pierderi de apa.

Dupa terminarea probelor hidraulice de presiune apa din conducte se evacueaza, avand insa grija sa se deschida armaturile de aerisire pentru a evita formarea vacuumului care poate avea efecte daunatoare atat asupra AMC- urilor, cat si asupra conductei.

Se insufla apoi aer in conducta, avand deschise toate armaturile la maximum.

La proba pneumatica, conductele se tin timp de 30 de minute la presiunea de proba.

Proba de etanseitate se efectueaza tinand conducta 24 de ore la presiuneaa nominala si apoi calculand pierderea de gaz produsa.

Detectarea defectelor se face cu o emulsie de apa cu sapun.

Tevile se imbina intre ele direct, cap la cap, nedemontabil, sau demontabil, prin intermediul unor elemente de legatura ( mufe, nipluri, teuri, coturi ), numite fitinguri sau flanse. In functie de parametrii functionali ai fluidului, elementele de legatura se executa prin turnare din fonta maleabila sau din otel si, pentru presiuni mari, prin forjare din otel.

Pentru preluarea efectelor produse de dilatatii din cauza diferentelor mari de temperatura, in circuitele lungi de conducte se utilizeaza compensatoarele de dilatatie. Acasta se executa in forma de bucle sau axiale.

Imbinari nedemontabile.

Asamblarea prin lipire. Acest procedeu se aplica in special in cazul tevilor si conductelor care, in timpul lucrului, sunt supuse la presiuni mult mai mici, comparativ cu conductele ansamblate prin sudura.

Lipirea este admisa pentru imbinarea tevilor din metale neferoase la presiuni neconventionale, precum si din materiale nemetalice.

Imbinarea prin sudura. Este mai simplu de executat deci mai economica si calitativ superioara.

Imbinarea prin sudura a tevilor si conductelor se realizeaza prin urmatoarele procedee:

sudarea cu flacara oxigaz;

sudarea cu gaze prin presiune;

sudarea electrica prin rezistenta.

Tevile cu pereti subtiri cu grosimea de 1-3 mm se sudeaza fara tesirea capetelor cu ajutorul unui metal de adaos.

Sudarea manuala se foloseste la imbinarea conductelor cu diametre mari pe santier, unde alt santier nu este posibil.

Sudarea cu gaze prin presiune se foloseste la sudarea conductelor, tevilor, sinelor, osiilor etc.

Pentru incalzirea elementelor cilindrice se foloseste un suflai compus din doua semicercuri pe al caror perimetru interior se afla mai multe ajutaje.

Sudarea prin presiune prezinta o deosebita importanta in cazul cand lipseste energia electrica de exemplu, la construirea conductelor.

Sudarea electrica a tevilor prin rezistenta se realizeaza cu ajutorul masinilor electrice de sudat cap la cap.

Imbinarile demontabile intre tevi sau intre tevi si alte elemente se realizeaza prin filet si uneori prin pene trasversale. Imbinarile prin filet pot fi directe, atunci cand una din piese se insurubeaza direct in cealalta si indirecte, cand asamblarea se realizeaza cu ajutorul unor piese de legatura filetate.

Imbinarile demontabile au mare avantaj ca pot fi desfacute relativ usor, fara distrugerea pieselor asamblate sau a pieselor de legatura.

Tuburile se imbina indirect cu mansoane la care se prevad garnituri ( din cauciuc, azbest, plumb, canepa ) sau insurubari prin piulita olandeza.

Masuri de protectie a muncii

Conductele care lucreaza in atmosfera exploziva vor fi bine etansate in zonele de imbinare.

Se executa legarea la pamant folosindu-se scoave de cupru sau otel, pentru a se evita accidentele produse de descarcarile electrice din atmosfera.

La repararea conductelor se vor lua masuri de precautie, pentru a se evita exploziile, obturand bine conducta chiar in cazul unei avarii mici.

Cand se lucreaza cu bitum topit trebuie echipament de protectie corespunzator pentru executarea lucrarilor de izolare a conductelor tehnologice.

Pentru lucrarile la inaltime trebuie sa se amenajeze balustrade pe schele; lucratorii vor purta centuri de siguranta cu franghii de ancorare solide si nealunecoasa cu talpa subtire.

Pentru muncitorii care lucreaza la aplicarea de acoperiri de protectie se impune normelor si instructiunilor de tehnica a securitatii muncii elaborate pentru aceste locuri de munca, unde se folosesc substante corosive acide sau bazice care pot provoca arsuri sau intoxicatii.