catedra de geometrie descriptivĂ Şi graficĂ...

LOGICĂ

ing. DOBROIU I. Emilia Marinela căs. SCHEIBNER

CERCETĂRI TEORETICE ŞI APLICATIVE PRIVIND OPTIMIZAREA CONSTRUCTIVĂ A ELEMENTELOR DE

SUSŢINERE ŞI PRINDERE ALE CONDUCTELOR DIN INSTALAŢIILE INDUSTRIALE

THEORETICAL AND PRACTICAL RESEARCH ON STRUCTURAL OPTIMIZATION OF PIPE SUPPORTS AND

FASTENING COMPONENTS IN INDUSTRIAL PLANTS

REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT Summary of the doctoral disertation

Conducător ştiinţific Prof.univ.dr.ing. DORU VELICU

BRAŞOV

2011

UNIVERSITATEA „TRANSILVANIA” DIN BRAŞOV FACULTATEA DE INGINERIE TEHNOLOGICĂ

CATEDRA DE GEOMETRIE DESCRIPTIVĂ ŞI GRAFICĂ TEHNICĂ

Cercetări teoretice şi aplicative privind optimizarea constructivă a elementelor de susţinere şi prindere ale conductelor din instalaţiile industriale

2

MINISTERUL EDUCAŢIEI CERCETĂRII, TINERETULUI ŞI SPORTULUI UNIVERSITATEA „TRANSILVANIA” DIN BRAŞOV

BRAŞOV, B-DUL EROILOR, NR. 29, 500036, Tel.0040-268-413000, Fax 0040-268-410525 RECTORAT

D-nei/lui ...…………………………………………………………………………………

Vă invităm să participaţi la susţinerea publică a tezei de doctorat intitulată: CERCETĂRI TEORETICE ŞI APLICATIVE PRIVIND OPTIMIZAREA CONSTRUCTIVĂ A ELEMENTELOR DE SUSŢINERE ŞI PRINDERE ALE CONDUCTELOR DIN INSTALAŢIILE INDUSTRIALE, elaborată de doctoranda ing. DOBROIU I. Emilia Marinela căs. SCHEIBNER în vederea obţinerii titlului ştiinţific de DOCTOR, în domeniul INGINERIE INDUSTRIALĂ.

COMPONENŢA comisiei de doctorat

numită prin Ordinul Rectorului Universităţii „TRANSILVANIA” din Braşov Nr. 4683 din 26.07.2011

PREŞEDINTE: Prof. univ. dr. ing. Nouraş Barbu LUPULESCU

DECAN – Facultatea de Inginerie Tehnologică Universitatea „Transilvania” din Braşov

CONDUCĂTOR ŞTIINŢIFIC: Prof. univ. dr. ing. Doru VELICU Universitatea „Transilvania” din Braşov

REFERENŢI: Prof. univ. dr. ing. Codruţa BOLOŞ Universitatea „Petru Maior” Târgu Mureş

Prof. univ. dr. ing. Ionel SIMION Universitatea „Politehnică” Bucureşti

Prof. univ. dr. ing. Lucian BÂRSAN Universitatea „Transilvania” din Braşov

Data, ora şi locul susţinerii publice a tezei de doctorat: 26.09.2011, ora 1200

, Universitatea „Transilvania” din Braşov, corpul A, sala A IV.1 (Colina Universităţii).

Eventualele aprecieri sau observaţii asupra conţinutului lucrării vă rugăm să le transmiteţi, în timp util, pe adresa Universităţii „Transilvania” din Braşov.

PREFAŢĂ

Lucrarea Cercetări teoretice şi aplicative privind optimizarea constructivă a

elementelor de susţinere şi prindere ale conductelor din instalaţiile industriale reprezintă

sinteza cercetărilor desfăşurate de autoare pentru teza de doctorat, dezvoltate pe parcursul

celor 5 ani de studii doctorale, în cadrul Universităţii “Transilvania” din Braşov, Catedra de

Geometrie Descriptivă şi Grafică Tehnică.

Tematica abordată în cadrul acestei lucrări este axată pe calculul de rezistenţă al

reţelelor termice şi crearea unor module software destinate optimizării constructive a

principalelor elemente de prindere şi susţinere ale conductelor, produse informatice care

permit: determinarea grosimii pereţilor conductelor; determinarea distanţei între reazemele

mobile şi cele fixe ale conductelor; dimensionarea configuraţiilor elastice în formă de „L”,

„Z” şi „U” ; dimensionarea compensatoarelor lenticulare şi crearea unor baze de date pentru

principalele elemente de prindere.

Lucrarea a fost elaborată în perioada 2006-2011 sub conducerea Domnului Prof. dr.

ing. Doru VELICU, căruia îi mulţumesc pentru sprijinul acordat de-a lungul întregii perioade de

realizare a lucrării precum şi pentru îndrumările, observaţiile şi exigenţa ştiinţifică abordată la

conceperea tezei.

Mulţumesc referenţilor ştiinţifici Doamnei Prof. dr. ing. Codruţa Boloş de la Universitatea

„Petru Maior” din Târgu Mureş precum şi Domnilor: Prof. dr. ing Ionel Simion de la

Universitatea „Politehnica” din Bucureşti, Prof. dr. ing. Lucian Bârsan de la Universitatea

„Transilvania” din Braşov, pentru sugestiile şi observaţiile care m-au ajutat să finalizez prezenta

lucrare.

Autoarea aduce mulţumiri speciale Domnei Conf. dr. ing. Mihaela Urdea care m-a ajutat

şi sprijinit pe parcursul elaborării lucrării.

Tot pe această cale doresc să mulţumesc colectivului de cadre didactice de la Catedra de

Geometrie Descriptivă şi Grafică Tehnică din Universitatea „Transilvania” din Braşov, condus de

Domnul Prof. dr. ing. Lucian Bârsan care mi-a acordat în permanenţă toată încrederea, ceea ce a

constituit un important suport moral.

Nu în ultimul rând mulţumesc familiei, pentru susţinerea, înţelegerea şi răbdarea avută în toţi

aceşti ani.

Braşov, Autorul august 2011


2

CUPRINS Teza Rez

1. INTRODUCERE 7/6 2. PREZENTAREA ANSAMBLURILOR DE INSTALAŢII ÎN CLĂDIRI 13/7

2.1. INSTALAŢII DE ÎNCĂLZIRE 13/7 2.2. INSTALAŢII SANITARE 16/- 2.3. INSTALAŢII DE VENTILARE ŞI CLIMATIZARE 17/-

3. PREZENTAREA ELEMENTELOR DE SUSŢINERE ŞI PRINDERE ALE CONDUCTELOR DIN INSTALAŢIILE DE ÎNCĂLZIRE 19/8 3.1. STÂLPI ŞI CONSOLE DE SUSŢINERE. REAZEME DE SUSŢINERE 19/8

3.1.1. Stâlpi pentru susţinerea conductelor supraterane de încălzire 19/- 3.1.2. Console pentru susţinerea conductelor termice exterioare 20/- 3.1.3. Reazeme de susţinere 22/- 3.1.4. Compensatoare de dilatare 25/8

3.2. SUPORTURI DE SUSŢINERE. COLIERE DE PRINDERE 30/9 3.3. SISTEME DE ANCORARE 37/-

3.3.1. Bolţuri şi dibluri 37/- 3.3.2. Ancore 38/-

4. OBIECTIVELE LUCRĂRII 41/10 5. CONTRIBUŢII TEORETICE ŞI APLICATIVE PRIVIND CALCULUL

MECANIC AL REŢELELOR TERMICE 45/11 5.1. DETERMINAREA GROSIMII PEREŢILOR CONDUCTELOR 45/11

5.1.1. Creaţie de software pentru determinarea grosimii pereţilor conductelor. Procesorul “CCRT – Grosime perete conductă” 46/12

5.2. DETERMINAREA DISTANŢELOR DINTRE REAZEMELE MOBILE ŞI CELE FIXE 50/13 5.2.1. Creaţie de software pentru determinarea grosimii pereţilor conductelor.

Procesorul “CCRT – Distanţe reazeme” 52/14 6. ANALIZA INFLUENŢEI PARAMETRILOR GEOMETRICI AI

COMPENSATOARELOR DE DILATARE ASUPRA SOLICITĂRILOR CONDUCTELOR DIN INSTALAŢIILE DE ÎNCĂLZIRE 57/15 6.1. DIMENSIONAREA CONFIGURAŢIILOR ELASTICE 57/15

6.1.1. Dimensionarea configuraţiilor natural elastice în formă de “L” 57/15 6.1.2. Dimensionarea configuraţiilor natural elastice în formă de “Z” 61/18

6.2. CREAŢIE DE SOFTWARE PENTRU DIMENSIONAREA COMPENSATOARELOR NATURAL ELASTICE 63/20 6.2.1. Procesorul “CCRT – CNE – Tip L” pentru dimensionarea configuraţiilor

natural elastice în formă de “L” 63/20 6.2.2. Procesorul “CCRT – CNE – Tip Z” pentru dimensionarea configuraţiilor

natural elastice în formă de “Z” 68/22 6.3. DIMENSIONAREA COMPENSATOARELOR CURBATE ÎN FORMĂ

DE “U” 73/25 6.4. CREAŢIE DE SOFTWARE PENTRU DIMENSIONAREA

COMPENSATOARELOR CURBATE ÎN FORMĂ DE “U” 75/27 6.4.1. Procesorul “CCRT – CNE – Tip U” pentru dimensionarea

configuraţiilor natural elastice în formă de “U” 75/27 6.5. DIMENSIONAREA COMPENSATOARELOR LENTICULARE

(CU BURDUF) 79/28 6.6. CREAŢIE DE SOFTWARE PENTRU DIMENSIONAREA

COMPENSATOARELOR LENTICULARE (CU BURDUF) 82/29


3

6.6.1. Procesorul “CCRT – CNE – Comp Lent ” pentru dimensionarea compensatoarelor lenticulare 82/29

7. CONTRIBUŢII PRIVIND CALCULUL ŞI CONSTRUCŢIA REAZEMELOR CONDUCTELOR 85/30 7.1. DETERMINAREA FORŢELOR ÎN REAZEMELE CONDUCTELOR 85/30

7.1.1. Forţe de frecare din reazemele mobile 85//- 7.1.2. Forţe de reacţiune elastică din compensatoare elastice sau

Lenticulare 86/- 7.1.3. Forţe de frecare în compensatoare axiale cu presganitură 87/- 7.1.4. Forţe de presiune interioară 87/-

7.2. CONSTRUCŢIA PUNCTELOR FIXE. BAZE DE DATE PENTRU ALEGEREA COLIERELOR 88/30 7.2.1. Baza de date pentru coliere 90/31

7.3. CONTRIBUŢII APLICATIVE PRIVIND MODELAREA 3D ÎN SOLIDWORKS A COLIERELOR 93/35 7.3.1. Coliere modelate în Solidworks 94/- 7.3.2. Modelarea componentelor colierelor 95/- 7.3.3. Asamblarea componentelor colierelor 96/- 7.3.4. Modulul Design Table 96/- 7.3.5. Biblioteca Design Library 98/33 7.3.6. Asamblări cu coliere 100/33 7.3.7. Componente necesare ansamblurilor cu coliere modelate în

Solidworks 102/33 8. APLICAŢII ALE PROCESOARELOR GRAFICE CREATE 105/35

8.1. PROCESORUL “CCRT – GROSIME PERETE CONDUCTĂ” 105/35 8.2. PROCESORUL “CCRT – DISTANŢE REAZEME” 108/38 8.3. PROCESORUL “CCRT – CNE – Tip L” 109/39 8.4. PROCESORUL “CCRT – CNE – Tip Z” 111/41 8.5. PROCESORUL “CCRT – CNE – Tip U” 113/43 8.6. PROCESORUL “CCRT – CNE – Comp Lent” 115/45 8.7. BAZA DE DATE COLIERE 117/47

9. CONCLUZII FINALE, CONTRIBUŢII ORIGINALE ŞI VALORIFICAREA REZULTATELOR 119/49 9.1. CONCLUZII FINALE 119/49 9.2. CONTRIBUŢII ORIGINALE 120/50 9.3. VALORIFICAREA REZULTATELOR 121/51

ANEXE 123/- BIBLIOGRAFIE 175/53 Notă: Pentru capitole, subcapitole, figuri şi relaţii, în rezumat s-au păstrat numerele de ordine din teză.


4

TABLE OF CONTENTS

Teza Rez

1. INTRODUCERE 7/6 2. PRESENTATION OF EQUIPMENT ASSEMBLIES INSIDE

BUILDINGS 13/7 2.1. HEATING EQUIPMENT 13/7 2.2. SANITARY FACILITIES 16/- 2.3. VENTILATION AND AIR CONDITIONING EQUIPMENT 17/-

3. PRESENTATION OF THE ELEMENTS OF SUPPORT AND MOUNTING OF DUCTS AT HEATING EQUIPMENTS 19/8 3.1. SUPPORT PILLARS AND BRACKETS. SUPPORTING BEARING 19/8

3.1.1. Pillars supporting the over ground heating pipes 19/- 3.1.2. Brackets supporting the external heating pipes 20/- 3.1.3. Supporting bearing 22/- 3.1.4. Expansion Compensators 25/8

3.2. SUPPORTING BEARINGS. COLLAR PLATES 30/9 3.3. BOLTING SYSTEMS 37/-

3.3.1. Bolts and screws 37/- 3.3.2. Bolting ties 38/-

4. OBJECTIVES OF THE THESIS 41/10 5. THEORETICAL AND PRACTICAL CONTRIBUTIONS TO THE

MECHANICAL CALCULATION OF HEATING NETWORKS 45/11 5.1. DETERMINATION OF DUCTS WALL THICKNESS 45/11

5.1.1. Software creation for determining ducts wall thickness. “CCRT – Duct wall thickness” Processor 46/12

5.2. DETERMINATION OF DISTANCES BETWEEN MOBILE AND FIXED BEARINGS 50/13 5.2.1. Software creation for determining ducts wall thickness.

“CCRT – Bearings distances” Processor 52/14 6. ANALYSIS OF INFLUENCE OF GEOMETRICAL PARAMETERS OF

EXPANSION JOINTS ON THE STRESSES OF DUCTS IN THE HEATING EQUIPMENT 57/15 6.1. DIMENSIONING ELASTIC CONFIGURATIONS 57/15

6.1.1. Dimensioning elastic natural configurations in “L” form 57/15 6.1.2. Dimensioning elastic natural configurations in “Z” form 61/18

6.2. SOFTWARE CREATION FOR DIMENSIONING NATURAL ELASTIC COMPENSATORS 63/20 6.2.1. “CCRT – CNE – L Type” Processor for dimensioning “L” shaped

natural elastic configurations 63/20 6.2.2. “CCRT – CNE – Z Type” Processor for dimensioning “Z” shaped

natural elastic configurations 68/22 6.3. DIMENSIONING “U” SHAPED COMPENSATORS 73/25 6.4. SOFTWARE CREATION FOR DIMENSIONING “U” SHAPED

COMPENSATORS 75/27 6.4.1. “CCRT – CNE – U Type” for dimensioning elastic natural

configurations of “U” shape 75/27 6.5. LENTICULAR COMPENSATORS DIMENSIONING (BELLOWS) 79/28 6.6. SOFTWARE CREATION FOR DIMENSIONING LENTICULAR

COMPENSATORS (BELLOWS) 82/29


5

6.6.1. “CCRT – CNE – Comp Lent ” Processor for dimensioning lenticular compensators 82/29

7. CONTRIBUTIONS ON CALCULATION AND CONSTRUCTION OF DUCTS BEARING SURFACES 85/30 7.1. DETERMINATION OF FORCES IN THE DUCTS BEARINGS 85/30

7.1.1. Friction forces in mobile bearings 85//- 7.1.2. Elastic reaction forces in elastic or lenticular compensators 86/- 7.1.3. Friction forces in axial packing box compensators 87/- 7.1.4. Inner pressure forces 87/-

7.2. FIXED POINTS CONSTRUCTION. DATABASES FOR CHOOSING COLLAR PLATES 88/30 7.2.1. Collar plates databases 90/31

7.3. PRACTICAL CONTRIBUTIONS TO SOLIDWORKS 3D SIMULATION OF COLLAR PLATES 93/32 7.3.1. Collar plates simulated in Solidworks 94/- 7.3.2. Collar plates components simulation 95/- 7.3.3. Collar plates components assembly 96/- 7.3.4. Design Table Module 96/- 7.3.5. Design Library 98/32 7.3.6. Collar plate assembly 100/33 7.3.7. Components necessary for collar plates assemblies simulated in

Solidworks 102/33 8. GRAPHIC PROCESSORS APPLICATIONS 105/35

8.1. “CCRT – DUCT WALL THICKNESS” PROCESSOR 105/35 8.2. “CCRT – BEARINGS DISTANCES” PROCESSOR 108/38 8.3. “CCRT – CNE – L Type” PROCESSOR 109/39 8.4. “CCRT – CNE – CNE - Z Type” PROCESSOR 111/41 8.5. “CCRT – CNE – U Type” PROCESSOR 113/43 8.6. “CCRT – CNE – Comp Lent” PROCESSOR 115/45 8.7. COLLAR DATABASE 117/47

9. FINAL CONCLUSIONS, ORIGINAL CONTRIBUTIONS AND CAPITALIZATION OF RESULTS 119/49 9.1. FINAL CONCLUSIONS 119/49 9.2. ORIGINAL CONTRIBUTIONS 120/50 9.3. RESULTS CAPITALIZATION 121/51

ATTACHMENTS 123/- REFERENCES 175/53 Note: For chapters, subsections, figures and relations, in the summary we kept the order numbers of the thesis.


6

1. INTRODUCERE

Instalaţiile constituie o componentă determinantă în vederea desfăşurării activităţilor

civile sau industriale În orice construcţie indiferent de destinaţia acesteia, civilă sau

industrială, vom regăsi în mod obligatoriu instalaţii electrice, de încălzire, sanitare şi după caz

instalaţii de ventilare şi climatizare. Echipamentele care intră în alcătuirea instalaţiilor

industriale sunt fixate pe construcţii utilizând diverse elemente de susţinere şi prindere.

Activitatea de proiectare în inginerie este o activitate intelectuală de creaţie prin care

se urmăreşte obţinerea de produse noi cu performanţe ridicate la costuri scăzute prin folosirea,

de către inginerii proiectanţi, a cunoştinţelor ştiinţifico-tehnice şi a abilităţilor practice

dezvoltate în scopul optimizarii acestora, din punct de vedere conceptual, funcţional,

constructiv, tehnologic şi economic.

Principalele dimensiuni ale elementelor de susţinere şi prindere ale conductelor din

instalaţiile industriale sunt condiţionate de diametrele conductelor din cadrul instalaţiilor. Din

acest motiv, înainte de alegerea sau determinarea parametrilor constructivi ai elementelor de

prindere şi susţinere, este necesar a fi dimensionate conductele din cadrul instalaţiei.

Elementele de prindere şi susţinere cu cea mai mare diversitate constructivă sunt

întâlnite în cadrul instalaţiilor de încălzire, o bună parte din aceste elemente fiind întâlnite şi

în cadrul celorlalte tipuri de instalaţii. Din acest motiv, cercetărille intreprinse în cadrul

acestei lucrări se referă doar la elementele de prindere şi susţinere ale conductelor din cadrul

instalaţiilor de încălzire.

Diametrele conductelor din instalaţiile de încălzire rezultă în urma calculului

hidraulic al reţelelor termice [33, 34, 37], iar valorile acestora sunt considerate cunoscute

(date de intrare) în cercetările din cadrul acestei lucrări.

Principalul obiectiv al lucrării se înscrie în calculul de rezistenţă al reţelelor termice

şi este acela de a crea o serie de module software destinate optimizării constructive a

principalelor elemente de prindere şi susţinere ale conductelor, produse informatice care

permit: determinarea grosimii pereţilor conductelor; determinarea distanţei între reazemele

mobile şi cele fixe ale conductelor; dimensionarea configuraţiilor elastice în formă de „L”,

„Z” şi „U”; dimensionarea compensatoarelor lenticulare şi crearea unor baze de date pentru

principalele elemente de prindere.


7

2. PREZENTAREA ANSAMBLURILOR DE INSTALAŢII ÎN CLĂDIRI

Instalaţiile interioare aferente construcţiilor civile şi industriale pot fi clasificate,

după rolul funcţional, în: instalaţii de încălzire; instalaţii de ventilare şi climatizare; instalaţii

sanitare; instalaţii electrice [53].

2.1. INSTALAŢII DE ÎNCĂLZIRE

La fixarea conductelor într-o instalaţie de încălzire se folosesc, în general,

următoarele elemente componente [107, 109, 123, 124, 126, 130]:

- coliere (fig. 2.2, a) cu garnituri speciale din cauciuc;

- sisteme de prindere cu puncte fixe (fig. 2.2, b);

- conector cu rolă pentru prinderea colierelor (fig. 2.2, c);

- profile de montaj pentru prinderea colierelor cu ajutorul tijelor filetate (fig. 2.2, d);

- plăci de bază pentru montarea ţevilor verticale (fig. 2.2, e);

Fig. 2.2. Detalii dintr-un ansamblu al unei instalaţii de încălzire

a b c

e

d


8

3. PREZENTAREA ELEMENTELOR DE SUSŢINERE ŞI PRINDERE ALE CONDUCTELOR DIN INSTALAŢIILE DE

ÎNCĂLZIRE

3.1. STÂLPI ŞI CONSOLE DE SUSŢINERE. REAZEME DE SUSŢINERE

Montarea în poziţie de funcţionare a unor elemente de instalaţii, conducte, aparate

etc., necesită susţinerea sau ancorarea lor de elementele structurii de rezistenţă a clădirii, prin

intermediul unor piese, elemente sau subansambluri speciale, ca de exemplu: bolţuri, dibluri,

console, brăţări, tiranţi, contravânturi etc [66].

3.1.4. Compensatoare de dilatare

Compensatoarele de dilatare [22] sunt folosite în instalaţiile care prezintă modificări

axiale sau unghiulare semnificative datorate condiţiilor de lucru: diferenţe de temperatură,

arcuiri, vibraţii, etc. Compensatoarele de dilataţie elimină tensiunile care apar în conducte

prevenind astfel distrugerea instalaţiilor. Compensatoarele pot fi demontabile (cu flanşe şi cu

filet), sau nedemontabile (cu ştuţuri care se sudează pe tubulatură). În general, în construcţia

reţelelor termice se utilizează [34] îndeosebi compensatoare curbate în formă de „U”, cu

presgarnitură, natural elastice şi lenticulare.

a) Compensatoare curbate în formă de „U”

Acest tip de compensatoare se prevăd, de regulă [34, 37], pe tronsoanele rectilinii ale

conductelor. Ele pot avea braţe egale dar pot fi şi inegale, dacă situaţia din teren o impune, cu

recomandarea de a le amplasa în segmentul de mijloc, rezultat prin împărţirea în trei segmente

a tronsonului respectiv (fig. 3.16).

c) Compensatoare natural elastice

Acest tip de compensatoare [34, 85, 92] sunt realizate prin schimbările de direcţie pe

care le au traseele conductelor termice. Ele sunt delimitate de reazemele fixe prevăzute de o

parte şi de alta a schimbărilor de direcţie, la distanţe convenabil alese faţă de vârful de unghi.

Astfel, se pot delimita compensatoare în formă de „L” sau „Z”, capabile să se deformeze în

domeniul elastic sub influenţa variaţiilor de temperatură a agentului termic (fig. 3.18).

Fig. 3.18. Compensatoare naturale elastice în formă de „L” şi „Z”


9

d) Compensatoare lenticulare (cu burduf)

Compensatorul lenticular de dilataţie [22] este un element deformabil care se

montează pe conducte şi aparate de schimb de căldură în vederea preluării dilataţiilor termice.

El este constituit dintr-un element elastic lenticular, prevăzut cu ştuţuri.

Compensatoarele lenticulare de dilataţie se clasifică în funcţie de natura

deformaţiilor suportate, faţă de axa proprie, în timpul funcţionării sistemului de conducte sau

a aparaturii de proces. Compensatorul axial este comprimat sau întins, cel unghiular îşi roteşte

axa în plan sau în spaţiu, iar compensatorul lateral suportă deplasări perpendiculare pe axa

proprie [22].

3.2. SUPORTURI DE SUSŢINERE. COLIERE DE PRINDERE Rolul suporturilor în cadrul instalaţiilor industriale este divers. În cazul traseelor de

ţevi sunt necesare elemente de susţinere, respectiv sisteme de profile pentru susţinerea şi

fixarea conductelor din instalaţii [107, 109, 124].

Pentru fixarea conductelor se folosesc coliere. Colierele se pot clasifica [107, 109,

119, 123, 124, 126, 130] luând în considerare criteriile prezentate în fig. 3.24.

Fig. 3.24. Clasificarea colierelor

Coliere

Coliere standard

Coliere pentru sarcini uşoare

Coliere pentru sarcini mari

cu garnitură de cauciuc si două şuruburi de stângere

Coliere pentru sarcini foarte mari

fără garnitură de cauciuc

cu garnitură de cauciuc

fără garnitură

cu garnitură de cauciuc

fără garnitură de amortizare

cu conexiune filetată metrică şi garnitură amortizare

cu conexiune filetată metrică fără garnitură amortizare

cu garnitură de cauciuc cu un singur şurub de stângere


10

4. OBIECTIVELE LUCRĂRII

Obiectivul major al prezentei teze de doctorat este acela de a crea o serie de module

software destinate optimizării constructive şi a scurtării timpului de proiectare pentru

principalele elemente de susţinere şi prindere ale conductelor din instalaţiile de încălzire, acest

obiectiv fiind condiţionat de alte obiective legate de elaborarea unor produse informatice care

permit:

• determinarea grosimii pereţilor conductei (procesorul „CCRT – Grosime perete

conductă”);

• determinarea distanţei între reazemele mobile şi fixe (procesorul „CCRT –

Distanţe Reazeme”);

• dimensionarea configuraţiilor natural elastice în formă de „L” (procesorul

„CCRT – CNE – Tip L”);

• dimensionarea configuraţiilor natural elastice în formă de „Z” (procesorul

„CCRT – CNE – Tip Z”);

• dimensionarea compensatoarelor curbate în formă de „U” (procesorul

„CCRT – CNE – Tip U”);

• dimensionarea compensatoarelor lenticulare (cu burduf) (procesorul

„CCRT – Comp Lent”);

• crearea unei baze de date pentru colierele de prindere a conductelor („Baza de

date pentru coliere”).

Denumirea “CCRT” a acestor procesoare provine de la abrevierea denumirii

metodei de calcul, respectiv „calcul conducte reţele termice”, iar “CNE” provine de la

abrevierea „configuraţiilor naturale elastice”.

Pentru crearea modulelor software s-a utilizat tehnologia Windows Presentation

Foundation cu mediul de dezvoltare Visual Studio 2010 în combinaţie cu Net Framework 4.0

SP1, la realizarea designului modulelor s-a utilizat Microsoft Expression Blend 3. Totodată

baza de date este realizată pe platforma SQL Server Express 2008 iar reprezentarea grafică a

desenelor s-a realizat în programul AutoCAD.


11

5. CONTRIBUŢII TEORETICE ŞI APLICATIVE PRIVIND CALCULUL MECANIC AL REŢELELOR TERMICE

În calculul mecanic al reţelelor termice se au în vedere:

- calculul grosimii pereţilor de conductă pe baza tensiunii generate de presiunea internă;

- verificarea deplasării în zona coturilor şi a tensiunii de încovoiere datorită deformaţiei

termice pentru configuraţiile elastice în formă de „L” şi „Z”;

- calculul compensatoarelor curbate în formă de „U”;

- calculul compensatoarelor lenticulare;

- calculul forţelor ce acţionează asupra reazemelor fixe ale conductelor;

- verificarea rezistenţei ţevilor în secţiunea de solicitare maximă.

5.1. DETERMINAREA GROSIMII PEREŢILOR CONDUCTELOR

Grosimea peretelui conductelor [34, 37], exprimată în cm, se determină cu relaţia

cDpsa

ii +ϕσ

=2

, (5.1)

în care:

pi

D

–presiunea interioară maximă de funcţionare (presiunea nominală) [MPa];

i

φ – coeficientul de calitate a sudurii depinzând de tehnologia de sudură aplicată la realizarea

conductei (cu valori cuprinse între 0,8 şi 1);

– diametrul interior al ţevii (care se poate asimila cu diametrul nominal [cm];

σa

σ

– rezistenţa admisibilă a materialului aferentă solicitării determinate de presiunea interioară

pe direcţia tangenţială [MPa], în funcţie de calitatea materialului

a=σr/Cs

unde:

, (5.2)

σr

C

–rezistenţa la rupere a materialului [MPa];

s

c – adaosul de coroziune şi uzură egal cu 0,05 cm pentru diametre nominale Dn ≤ 250 şi de

0,1 cm pentru ţevi cu Dn > 250.

– coeficientul de siguranţă, egal cu 3,75, pentru ţevi trase şi 3, pentru ţevi sudate;

Calculul de verificare a tensiunii generate de presiunea interioară se face alegându-se

o grosime a pereţilor conductelor din seria care se fabrică în mod curent, cu relaţia

( ) aii

csDp

σϕ

=σ ≤-2

. (5.3)


12

5.1.1. Creaţie de software pentru determinarea grosimii pereţilor conductelor. Procesorul „CCRT – Grosime perete conductă”.

a. Interfaţă grafică şi mod de utilizare a procesorului „CCRT – Grosime perete

conductă”

Determinarea grosimii pereţilor conductelor este prima etapă în calculul mecanic al

reţelelor termice, iar rezolvarea acestui deziderat constă în realizarea unui program de calcul,

în acest scop fiind creat procesorul „CCRT – Grosime perete conducta”. Procesorul „CCRT – Grosime perete conductă” foloseşte drept date de intrare,

următorele informaţii: diametrul nominal (Dn), materialul (Mat) şi presiunea nominală (pi),

date suplimentare care furnizează informaţii procesorului, realizând legătura dintre

TabelGrosime şi interfaţa procesorului. În fig. 5.2 se prezintă fereastra de preluare a datelor

de intrare. Pentru a vizualiza datele de intrare incluse în baza de date a procesorului se

activează butonul Date de intrare, care deschide o nouă fereastră ce este prezentată în fig. 5.3.

Această fereastră conţine TableGrosime cu datele de intrare folosite în calcule: diametrul

nominal (Dn), rezistenţa la rupere a materialului (σ r), coeficientul de siguranţă (Cs), SR-ul

6898/1/95 [117] pentru alegerea conductelor în funcţie de diametru (Dn

) şi de grosimea

peretelui conductei (s).

Fig. 5.2. Fereastra de introducere a datelor de intrare


13

b. Algoritmul procesorului „CCRT – Grosime perete conductă”

Algoritmul acestui procesor se bazează pe determinarea rezistenţei admisibile (σ a) a

materialului aferentă solicitării determinate de presiunea interioară (pi

În cadrul programului există trei secţiuni: calcule, date de intrare şi utilizatori.

) şi a grosimii peretelui

conductei (s).

5.2. DETERMINAREA DISTANŢELOR DINTRE REAZEMELE MOBILE ŞI CELE FIXE

Indiferent de tipul reazemelor mobile utilizate (cu frecare de alunecare, sau frecare

de rostogolire), distanţa între aceste suporturi se determină cu relaţia [34, 37] pentru calculul

la încovoiere a grinzilor continue cu sarcina uniform repartizată

t

ai

gWl σ

=10 , (5.4)

în care:

σai

W – modulul de rezistenţă al secţiunii conductei [cm

– rezistenţa admisibilă la încovoiere datorată greutăţii proprii [MPa] cu valori cuprinse

între 200 şi 250 [MPa] pentru pozarea conductelor în canale nevizitabile şi în zona coturilor,

indiferent de amplasare, iar în restul cazurilor (amplasarea aeriană şi în canale vizitabile) cu

valori de 500... 600 [MPa]; 3

g

];

t – greutatea totală a conductei, apei şi izolaţiei [daN/cm]; valorile informative pentru W şi

gt

La calculul distanţei între reazemele fixe [34, 37] este necesar să se ţină seama de

valoarea forţelor de reacţiune generate de compensatorul de dilatare existent între cele două

reazeme fixe. Forţa critică de flambaj (P

sunt date în Anexa 3, pentru alte dimensiuni de conducte fiind necesar a se calcula după

relaţiile aplicate în rezistenţa materialelor.

cr

( ) 22

2

2,207,0 L

EILEIPcr =

π=

) se calculează, considerând conducta încastrată în

reazemul fix şi articulată în compensator, cu relaţia

, (5.5)

în care:

E – modulul de elasticitate al materialului [MPa];

I – momentul de inerţie al secţiunii conductei [cm4

L – distanţa între reazemul fix şi compensator [cm].

] (Anexa 3);


14

5.2.1. Creaţie de software pentru determinarea distanţei dintre reazemele mobile şi cele fixe. Procesorul „CCRT – Distanţe reazeme”.

a. Interfaţă grafică şi mod de utilizare a procesorului „CCRT – Distanţe reazeme”

Procesorul „CCRT – Distanţe Reazeme” solicită utilizatorului pentru început

autentificarea prin introducerea datelor personale, în vederea asigurării securităţii datelor şi a

calculelor efectuate cu acestea şi totodată pornirea aplicaţiei. În pasul imediat următor, se

introduc datele de intrare, respectiv diametrul nominal (Dn

În fig. 5.9 este prezentată fereastra din secţiunea Calcule şi submeniul Schema cu

reprezentarea schematică a desenului. În fereastra în care se va afişa rezultatul grafic, înainte

de efectuarea calculului, va apărea simbolul „?” care reprezintă necunoscuta, respectiv

rezultatul care va fi afişat pe desen după realizarea calculelor.

) şi materialul (Mat).

Fig. 5.9. Fereastra cu submeniul Schema

b. Algoritmul procesorului „CCRT – Distanţe Reazeme”

Algoritmul acestui procesor se bazează pe determinarea distanţei între suporturile

mobile (l) pentru o conductă montată suprateran. Pentru efectuarea calculelor şi obţinerea

rezultatelor este necesar să se introducă datele de intrare, respectiv diametrul nominal (Dn


) şi

materialul (Mat).


15

6. ANALIZA INFLUENŢEI PARAMETRILOR GEOMETRICI AI COMPENSATOARELOR DE DILATARE ASUPRA

SOLICITĂRILOR CONDUCTELOR DIN INSTALAŢIILE DE ÎNCĂLZIRE

6.1. DIMENSIONAREA CONFIGURAŢIILOR NATURAL ELASTICE

6.1.1. Dimensionarea configuraţiei natural elastice în formă de „L”

Pentru efectuarea calculelor în timp foarte scurt şi pentru eliminarea erorilor care pot

apărea dacă se fac reiteraţii, a fost creat procesorul „CCRT –CNE – Tip L”. Dacă în urma

efectuării calculelor nu este îndeplinită condiţia de verificare a tensiunii maxime de

încovoiere (σmax=Mmax

Se consideră un sistem ABC fixat în extremităţile A şi C (fig. 6.1) cu un unghi

φ = 90° + β între laturile sale.

/W<100 MPa), procesorul va afişa un mesaj de avertizare “ATENŢIE

conducta NU rezista”, iar dimensiunile vor fi modificate în aşa fel încât condiţia să fie

îndeplinită în final. Etapele de calcul pentru dimensionarea configuraţiilor natural elastice în

formă de „L” au fost incluse în cadrul procesorului „CCRT –CNE – Tip L”. Totodată

procesorul rezolvă şi transformările unităţilor de măsură astfel încât rezultatele finale să fie

exprimate unitar.

Pentru a stabili starea de încărcare din funcţionarea reală se consideră eliberată

extremitatea A şi deformarea configuraţiei care face ca această extremitate să ajungă în A'.

Starea reală se obţine prin readucerea punctului A' în A prin introducerea unei forţe P şi a

momentului de încovoiere MA (care reprezintă, de fapt, reacţiuni ale rezemului fix). În fig.

6.1, a este evidenţiată poziţia lui B’, după dilatarea braţelor L1 şi L2

Etapele de calcul [34, 37] sunt organizate în următoarea succesiune:

.

• Calculul deplasărilor laterale maxime D1 şi D2

(fig. 6.1, a) în zona cotului conductelor

( )ββ+

α=

β

+ββ

ε=cos

sin-coscos

sin10

211

nLttLLD f ;

( )ββ+

α=

ββ

+β

ε=cos

sin1-cossin

cos 1021

2nLttLLD f ,

în care :

ε – deformaţie specifică;

α – coeficientul de dilatare a materialului utilizat [mm/m·K] (Anexa 4);

tf

t

– temperatura fluidului în regim nominal [°C];

0

(6.1, a)

– temperatura mediului ambiant în perioada de montare [°C];

(6.1, b)


16

L1, L2

n – raportul laturilor configuraţiei (n = L

– valorile braţelor configuraţiei [m];

2/L1

β – suplementul peste 90°C al unghiului φ cuprins între braţele compensatorului.

);

Fig. 6.1, a. Schema de calcul a deplasărilor cotului conductelor

Aceste deplasări se impun a fi mai mici decât valorile deplasărilor maxime admise

(0,16...0,17 m) pentru a preîntâmpina căderea conductelor de pe reazeme sau apariţia unor

reacţiuni din partea pereţilor laterali ai canalelor termice în care sunt pozate conductele.

• Calculul deplasării AA', utilizând relaţiile

22, yxAA ∆+∆= ; (6.2)

( )0120 -cos ttnLTLxx ft βα=∆α=ε=∆ ; (6.3)

( )( )0120 -sin1 ttnLTLyy ft β+α=∆α=ε=∆ , (6.4)

în care:

Δx si Δy – deplasari pe axele x si y;

εt

α este coeficientul de dilatare al materialului utilizat [mm/m·K];

– deformaţie termică specifică;

L1, L2

ΔT - diferenţa de temperatură [°C].


• Calculul coordonatelor centrelor de greutate ale trosoanelor AB şi BC

xG1 = 0 xG2 βcos21

1nL = (6.5)

yG1 21L = yG1 = L1 βsin

21

1nL+

G2 G1


17

Fig. 6.1, b. Schema de calcul a configuraţiei elastice în formă de „L”

• Calculul momentelor statice ale sistemului în raport cu axele x şi y

2211 LyLyM GGsx += ;

2211 LxLxM GGsy += , (6.6)

în care:

Msx, Msy

x

– momentele statice ale sistemului în raport cu axele x şi y;

G1,xG2, yG1,yG2

L

– coordonatele centrelor de greutate în raport cu axele x şi y;

1, L2

• Calculul coordonatelor centrului de greutate al sistemului


1111

;nLL

MnLL

M sxsy

+=η

+=ξ . (6.7)

• Calculul momentelor de inerţie ale sistemului în raport cu axele x şi y

( )β+β++= 23231 sin3/1sin3/1 nnnLI x ;

( )β= 2331 cos3/1 nLI y ; (6.8)

( )β+ββ= cos2/1cossin3/1 2331 nnLI xy .

• Calculul momentelor de inerţie ale sistemului în raport cu axele xG si y

G

)( 212 LLII xsG +η−= ;

)( 212 LLII yyG +ξ−= ; (6.9)

)( 21 LLII xysyG +ηξ−= .


18

• Calculul componentelelor X şi Y, care se obţin din relaţiile generale

2-GGG

GG

xyyx

xyy

III

yIxIEIX

∆+∆= ; (6.10)

2-GGG

GG

xyyIx

xyx

IIl

xIyIEIY

∆+∆= ,

în care:

E este modulul de elasticitate longitudinal pentru oţelul din care este confecţionată

conducta [MPa], (Anexa 5);

I este momentul de inerţie al secţiunii conductei [cm4

• Calculul momentelor de încovoiere în punctele A, B, C plasând forţele X şi Y în centrul

de greutate G al configuraţiei

] - se pot utiliza informativ

valori din (Anexa 3);

ξ−η= GGA YXM ; (6.11)

ξ−−η= GGB YLXM )( 1 ;

)]sin1([)cos( 11 η−β+−ξ−β= nLXnLYM GGC .

• Calculul tensiunii maxime de încovoiere

atWM

σ=σ ≤maxmax , (6.12)

unde σat

W – modulul de rezistenţă al secţiunii conductei [cm

este rezistenţa admisibilă a oţelului conductei (100-110 MPa); 3

6.1.2. Dimensionarea configuraţiei natural elastice în formă de „Z”

].

Etapele de calcul pentru dimensionarea configuraţiilor natural elastice în formă de

„Z” au fost incluse în cadrul procesorului „CCRT –CNE – Tip Z”, procesor care efectuează în

câteva secunde calculele şi elimină erorile care pot apărea la reluarea calculelor în cazul în

care rezultatele nu îndeplinesc condiţia de verificare a tensiunii maxime de încovoiere

(σmax=Mmax

Se consideră sistemul ABCD fixat în extremităţile A şi D (fig. 6.2) cu unghiuri de

90° între laturile sale.

/W<100 MPa).

Stabilirea componentelor forţelor elastice dezvoltate de acest tip de compensator şi a

tensiunii maxime de încovoiere presupune parcurgerea următoarelor etape [34, 37]:

• Calculul deplasării punctului A sub efectul dilatării termice

( ) ( )1- 0 +α=∆ nLttx f ;

( )qLtty f 0-α=∆ , (6.13)


19

unde:

α – coeficientul de dilatare al materialului utilizat [mm/m·K] – (Anexa 5);

tf

t

– temperatura fluidului în regim nominal [°C];

0

L – latura compensatorului [m];

– temperatura mediului ambiant în perioada de montare [°C];

n, q – raportul laturilor configuraţiei [m].

Fig. 6.2. Schemă de calcul a configuraţiei natural elastice în formă de „Z”

• Calculul momentelor statice ale sistemului în raport cu axele x şi y

LqLqLqLnLM sx ++=2

0 ;

)2

(2

LnLLqLnLnLnLM sy +++= . (6.14)

• Calculul coordonatelor centrului de greutate al sistemului

( ) ( )qnLM

qnLM sxsy

++=η

++=ξ

1;

1. (6.15)

• Calculul momentelor de inerţie ale sistemului în raport cu axele x şi y

)3

( 23

3 qqLI x += ;

( )[ ]323

133

nqnLI y ++= ; (6.16)

( )nqqnqLlxy 22

23

++= .


20

• Calculul momentelor de inerţie în raport cu axele xG şi yG

( )qnLII xxG++η= 1- 2 ;

( )qnLII yyG++ξ= 1- 2 ; (6.17)

( )qnLII xyxyG++ηξ= 1- .

• Calculul componentelor forţei elastice

2GGG

GG

xyyx

xyy

IIIyIxI

EIX∆+∆

= ; (6.18)

2GGG

GG

xyyx

xyx

IIIxIyI

EIY∆+∆

= .

• Calculul momentelor de încovoiere în punctele A, B, C şi D considerând că forţele X şi Y

acţionează în centrul de greutate G al sistemului elastic. Ele devin XG şi Y

G

ξη= GY-GA XM ;

( )nLXM GB −ξη= GY- ; (6.19)

( ) ( )nLqLXM GC −ξη−−= G1Y- ;

( ) ( )ξ−++η−−= LnLqLXM GD GY .

• Verificarea tensiunii maxime de încovoiere

atWM

σ<=σ maxmax (6.20)

unde σat

Pentru gama de fabricaţie a conductelor din oţel utilizate în sistemele de reţele

termice se pot utiliza valori σ

este tensiunea maximă admisibilă de încovoiere a conductei din oţel.

at

= 100 - 110 [MPa].

6.2. CREAŢIE DE SOFTWARE PENTRU CONFIGURAREA COMPENSATOARELOR NATURAL ELASTICE

6.2.1. Procesorul „CCRT-CNE-Tip L” pentru dimensionarea configuraţiilor natural elastice în formă de „L”

a. Interfaţă grafică şi mod de utilizare a procesorului „CCRT – CNE – Tip L”

Procesorul „CCRT – CNE –Tip L” foloseşte drept date de intrare, următorele

informaţii: diametrul nominal (Dn), materialul (Mat), modulul de elasticitate longitudinală

pentru oţelul din care este confecţionată conducta (E) şi momentul de inerţie al secţiunii

conductei (I). În fig. 6.3 se prezintă fereastra de preluare a datelor de intrare.


21

Fig. 6.3. Fereastra de introducere a datelor de intrare

b. Algoritmul procesorului „CCRT – CNE –Tip L”

Algoritmul acestui procesor se bazează pe determinarea: componentelor deplasării

laterale din zona cotului configuraţiei natural elastice: D1, D2; componentelor deplasării

punctului A sub efectul deformaţiei termice: Δx,Δy ; coordonatelor centrelor de greutate ale

tronsoanelor AB şi BC: G1, G2; momentelor statice ale sistemului în raport cu axele x şi y:

Msx, Msy; coordonatelor centrului de greutate al sistemului: Gx, Gy; momentelor de inerţie

ale sistemului în raport cu axele x şi y: Ix, Iy, Ixy; momentelor de inerţie ale sistemului în

raport cu axele XG şi YG: IxG, IyG, IxyG; componentelor forţei de reacţiune elastică: X, Y;

momentelor de încovoiere în punctele A, B, C, D: MA, MB, MC, MD

Dacă în urma calculelor nu este îndeplinită condiţia de verificare a tensiunii maxime

de încovoiere (σ

.

max=Mmax/W<100 MPa), este afişat un mesaj de avertizare, prezentat în

fereastra din fig. 6.5. Această ferestră a fost creată cu tehnologia Windows Presentation

Foundation şi este definită în fişierele MessageDialog.xaml şi MessageDialog.xaml.cs, fişiere

ce se regăsesc în Anexele 22 şi 23.

Fig. 6.5. Fereastra cu mesajul de avertizare

În cadrul programului există trei secţiuni: calcule, date de intrare şi utilizatori. 1


22

6.2.2. Procesorul „CCRT-CNE-Tip Z” pentru dimensionarea configuraţiilor natural elastice în formă de „Z”

a. Interfaţă grafică şi mod de utilizare a procesorului „CCRT – CNE – Tip Z”

Procesorul „CCRT – CNE –Tip Z” foloseşte drept date de intrare, următorele

informaţii: diametrul nominal (Dn

b. Algoritmul procesorului „CCRT – CNE –Tip Z ”

), materialul (Mat), modulul de elasticitate longitudinală

pentru oţelul din care este confecţionată conducta (E) şi momentul de inerţie al secţiunii

conductei (I).

Algoritmul acestui procesor se bazează pe determinarea: componentelor deplasării

punctului a sub efectele dilatării termice: Δ x, Δy; momentelor statice ale sistemului în raport

cu axele x şi y: Msx, Msy; coordonatelor centrului de greutateal sistemului: Gx, Gy;

momentelor de inerţie ale sistemului în raport cu axele x şi y: Ix,Iy,Ixy; momentelor de inerţie

ale sistemului în raport cu axele xG, yG: IxG,IyG,IxyG; componentelor forţei de reacţiune

elastică: X, Y; momentelor de încovoiere în punctele A, B, C, D: MA,MB,MC,MD

Rezultatele obţinute în urma efectuării calculelor sunt afişate atât sub formă de text

(fig. 6.9) în submeniul Date de calculat cât şi sub formă grafică în submeniurile Schema 1 şi

Schema 2 (fig. 6.10).

.

Fig. 6.9. Ferestra Date de calculat


23

Fig. 6.10. Fereastra Schema 2


c. Organigrama procesorului „CCRT –CNE –Tip Z”

În fig. 6.11, a şi b este prezentată organigrama procesorului „CCRT –CNE-Tip Z”, ce

scoate în evidenţă etapele ce se parcurg atunci când se intră într-o sesiune de lucru cu acest

procesor.

Nu

START

Restricţii de autentificare

(utilizator şi parolă)

Mesaj de eroare

Da Se verifică tensiunea

maximă de încovoiere

Mmax/W<1000

Se afişează rezultatele (prin valori şi/sau grafic). Este îndeplinită condiţia.

STOP

1

Fig. 6.11, a.

1


24

Semnificaţia variabilelor: Mat - material; DnL

– diametru nominal; 1, L2 , L3

β – suplementul peste 90º al unghiului φ cuprins între braţele compensatorului; – lungimile braţelor configuraţiei;

tft

– temperatura fluidului în regim nominal; 0

α – coeficientul de dilatare a materialului utilizat; – temperatura mediului ambiant în perioada de montare;

E – modulul de elasticitate; I – momentul de inerţie; W – modulul de rezistenţă al secţiunii conductei.

Date de intrare: Mat, Dn, L1, L2, L3, β, tf, t0, α

Se alege din tabel : E, I, W

Calculul de dimensionare compensatoarelor natural elastice în formă de „Z” pentru determinarea: - componentelor deplasărilor punctului A sub efectele dilatării termice Δx, Δy; - momentelor statice ale sistemului în raport cu axele x şi y: Msx, Msy; - coordonatelor centrului de greutateal sistemului Gx, Gy; - momentelor de inerţie ale sistemului în raport cu axele x şi y: Ix,Iy,Ixy; - momentelor de inerţie ale sistemului în raport cu axele xG, yG: IxG,IyG,IxyG; - componentelor forţei de reacţiune elastică X, Y; - momentelor de încovoiere în punctele A, B, C, D: MA,MB,MC,MD.

Se verifică tensiunea maximă de încovoiere

σmax=Mmax/W<100 MPa


STOP

Se afişează rezultatele (prin valori şi/sau grafic). Nu este îndeplinită condiţia!

Fig. 6.11, b.

Da

Nu

1


25

6.3. DIMENSIONAREA COMPENSATOARELOR CURBATE ÎN FORMĂ DE „U”

Calculul de dimensionare a compensatoarelor curbate în formă de „U” a fost inclus

în cadrul procesorului „CCRT –CNE – Tip U”, procesor care efectuează într-un timp foarte

scurt calculele şi elimină posibilitatea apariţiei greşelilor de calcul.

Aceste compensatoare sunt, în general, simetrice, în acest caz centrul de greutate

aflându-se foarte aproape de direcţia tronsonului a cărei deformaţie este preluată. Această

observaţie conduce la posibilitatea neglijării momentelor de încovoiere de-a lungul

tronsonului şi din coturile compensatorului. Se consideră, deci, că de-a lungul tronsonului

rectiliniu nu intervine decât forţa de reacţiune elastică a compensatorului (fig. 6.12).

Deformaţia totală preluată de compensator este:

( )0- ttLL fα=∆ , (6.21)

unde:

α – coeficientul de dilatare a materialului conductei [mm/m·K] (Anexa 3);

L – lungimea totală a liniei elastice [m];

tf

t

– temperatura finală a fluidului [°C];

0

Pentru forţa de reacţiune elastică se poate utiliza relaţia

– temperatura de montare [°C].

A

LEIx ∆= , ( 6.22)

unde:

E – modulul de elasticitate [MPa] (Anexa 5);

Fig. 6.12. Schema de calcul a compensatorului curbat în formă de „U”.


26

I – momentul de inerţie al conductei [cm4

A – momentul de inerţie al liniei elastice [cm

] (Anexa 3); 3

] se poate calcula cu expresia generală:

( ) BHHRHHRRRHHRRKm

A 23223223

167,04233,114,328,24,11

++−+−+−

= , (6.23)

în care:

K – coeficientul lui Karman – pentru coturi (curbe) netede sau cutate;

m1

R – raza de curbură a coturilor compensatorului [m];

– coeficientul de repartizare a tensiunii în secţiunea conductei;

H – înălţimea compensatorului [m];

B – lăţimea (deschiderea) compensatorului [m].

În cazul coturilor rigide m1

Coeficientul K se poate determina cu relaţia

= 1 şi K = 1.

2

2

1210121

hhK

++

= pentru h>0,3; (6.24)

48004136105

480053632

42

++++

=h

hhK pentru 0,2<h<0,3, (6.25)

în care h este coeficientul ţevii care se determină cu relaţia

24

mDsRh = , (6.26)

unde:

s – grosimea peretelui ţevii [m];

Dm

Coeficientul m

– diametrul mediu în secţiunea transversală a ţevii [m].

1

se determină cu relaţia

1865

32 2

1h

Km +

= ; pentru h<1,47; (6.27)

1-122-12

2

2

1 hhm = ; pentru h>1,47. (6.28)

În ipoteza pretensionării iniţiale a compensatorului (de regulă, în proporţie de 50%)

deformaţia ΔL devine ΔL/2, iar relaţia forţei elastice devine:

A

LEIX2∆

= . (6.29)

Tensiunea maximă de încovoiere se deduce cu relaţia:

A

LEDH2max

∆=σ , (6.30)

unde D este diametrul conductei (care se poate asimila cu diametrul nominal al acesteia [m].


27

6.4. CREAŢIE DE SOFTWARE PENTRU DIMENSIONAREA COMPENSATOARELOR CURBATE ÎN FORMĂ DE „U”

6.4.1. Procesorul „CCRT-CNE-Tip U” pentru dimensionarea compensatoarelor curbate în formă de „U”

a. Interfaţă grafică şi mod de utilizare a procesorului „CCRT – CNE – Tip U”

Procesorul „CCRT – CNE –Tip U” foloseşte drept date de intrare, următorele

informaţii: diametrul nominal (Dn), materialul (Mat), modulul de elasticitate longitudinală

pentru oţelul din care este confecţionată conducta (E), momentul de inerţie al secţiunii

conductei (I). Pentru realizarea calculelor este necesar să se aleagă şi tipul cotului: elastic sau

rigid. În fig. 6.13 se prezintă fereastra de preluare a datelor de intrare.

Fig. 6.13. Fereastra de preluare a datelor de intrare

b. Algoritmul procesorului „CCRT – CNE –Tip U ”

Intrarea într-o sesiune de lucru cu procesorul CCRT – CNE –Tip U”, în scopul

realizării obiectivelor propuse, presupune introducerea datelor de intrare în fereastra Calcule.

Algoritmul acestui procesor se bazează pe determinarea deformaţiei termice totale preluată

de compensator (ΔL); deschiderii compensatorului (B); forţei elastice a compensatorului: (X)

şi a momentului de inerţie al liniei elastice (A).



28

6.5. DIMENSIONAREA COMPENSATOARELOR LENTICULARE (CU BURDUF)

Calculul mecanic urmăreşte determinarea caracteristicilor geometrice ale

compensatorului, respectiv numărul de elemente care îl alcătuiesc (fig. 6.18) astfel încât

compensatorul să aibă capacitatea de preluare a dilatării conductei pe care acesta este montat.

Caracteristicile de dilatare ale compensatorului lenticular depind de modul de

realizare a acestuia (din elemente sudate sau din elemente continue). Astfel, pentru

compensatorul cu elemente sudate, pentru o presiune interioră până la 4 MPa

Lungimea compensatorului nu poate depăşi o anumită limită, deoarece

compensatorul se poate deforma asimetric datorită greutăţii proprii şi a fluidului transportat

sau a montării defectuoase. Considerând Δl deformarea axială totală a unui compensator,

numărul necesar de compensatoare pentru preluarea dilatării totale ΔL a conductei este

se poate

considera ca dilatare maximă a unui element [34, 37] o valoare de 10...12 mm.

lLnc ∆

∆= . (6.31)

Dilatarea conductei de lungime L se determină cu relaţia

tLL t ∆α=∆ , (6.32)

în care:

αt

L – lungimea conductei [m];

reprezintă coeficientul de dilatare liniară [mm/m·K];

Δt - diferenţa dintre temperatura fluidului (tf) respectiv a mediului ambiant (t0

Fig. 6.18. Element lenticular solicitat la presiunea p

).


29

Deformarea axială totală Δl a unui compensator compus din n elemente se determină cu

relaţia

nlnl

1.09.01

+∆

=∆ , (6.33)

în care Δl1

Numărul lentilelor poate varia de la 2 până la maximum 6 bucăţi.

reprezintă deformarea axială a unui element lenticular.

6.6. CREAŢIE DE SOFTWARE PENTRU DIMENSIONAREA COMPENSATOARELOR LENTICULARE (CU BURDUF)

6.6.1. Procesorul „CCRT-CNE-Comp Lent” pentru dimensionarea compensatoarelor lenticulare

a. Interfaţă grafică şi mod de utilizare a procesorului „CCRT –CNE–Comp Lent”

Procesorul „CCRT – CNE – Comp Lent” foloseşte drept date de intrare următorele

informaţii: diametrul nominal (Dn) şi materialul (Mat), date care se introduc în fereastra

Calcule. În fig. 6.19 se prezintă fereastra de preluare a datelor de intrare.

Fig. 6.19. Fereastra de preluare a datelor de intrare

b. Algoritmul procesorului „CCRT – CNE – Comp Lent ”

Intrarea într-o sesiune de lucru cu procesorul CCRT – CNE –Comp Lent”, în scopul

realizării obiectivelor propuse, presupune introducerea datelor de intrare în fereastra Calcule.


30

Algoritmul acestui procesor se bazează pe determinarea: dilatarii conductei de lungime L

(ΔL), deformării axiale totale (Δl), numărului de compensatoare necesare (nc

În cadrul programului există trei secţiuni: calcule, date de intrare, şi utilizatori.

).

7. CONTRIBUŢII PRIVIND CALCULUL ŞI CONSTRUCŢIA REAZEMELOR CONDUCTELOR

7.1. DETERMINAREA FORŢELOR ÎN REAZEMELE CONDUCTELOR

Reazemele fixe sunt solicitate de forţe care apar simultan sau parţial în funcţie de

soluţiile adoptate pentru preluarea deformaţiilor, de diametru şi lungimea tronsoanelor. În

calculul rezultantelor ce acţionează asupra unui reazem fix, se iau în considerare următoarele

tipuri de forţe:

- de frecare din reazemele mobile;

- de reacţiune elastică dezvoltate de compensatoarele natural elastice („L”, „Z”), cele

generate de compensatoarele curbate în formă de „U” sau lenticulare;

- de frecare în compensatoarele cu presetupă;

- generate de presiunea interioară neechilibrată.

7.2. CONSTRUCŢIA PUNCTELOR FIXE. BAZE DE DATE PENTRU ALEGEREA COLIERELOR

Punctele fixe [108] împiedică mişcarea necontrolată a ţevilor, împarţind traseul lung

al acestora în părţi cu dilatări separate. Pentru instalarea punctelor fixe, atât forţele active ale

dilatărilor liniare cât şi greutatea ţevilor şi a lichidului, şi sarcinile adiţionale, trebuiesc a fi

luate în considerare.

În cazul conductelor care transportă fluide la temperaturi ridicate, acestea prezintă

alungiri în funcţie de temperaturi şi de natura materialului. Pentru ca sistemul să poată prelua

aceste alungiri cu preluarea zgomotelor, firmele constructoare au dezvoltat puncte fixe.

-

În fig. 7.6 se prezintă un pachet punct fix [107, 109, 124] care cuprinde:

-

placă de bază (fig.7.6,a);

-

ancoră prezon (fig. 7.6, b);

-

colier puncte fixe (fig. 7.6, c);

Se verifică tensiunea maximă de încovoiere

Mmax/W<1000

buton reglaj vertical (fig. 7.6, d).


STOP

1


31

Pentru a se evita curbarea conductelor, acestea trebuiesc fixate pe traseu cu ajutorul

colierelor care sunt considerate puncte de alunecare.

7.2.1. „Fig. 7.6. Pachet punct fix

Secţiunea „Baza de date coliere” conţine elementele necesare administrării şi filtrării

datelor referitoare la coliere, date încărcate pe baza stocării lor tabelare.

Baza de date pentru coliere”

Cotele definitorii folosite la alcătuirea bazei de date sunt: diametrul exterior al

conductei (D), cota de montaj (h), cota de gabarit a colierului (B), lăţimea colierui (b).

Au fost definite două filtre: tip, respectiv diametru colier, iar în vederea realizării

unei diferenţieri rapide şi uşoare au fost încărcate imaginile corespunzatoare tipurilor de

coliere. Prin selectarea tipului de colier în secţiunea Imagini pot fi actualizate (Upload) noi

fişiere de tip JPEG sau JPG şi pot fi şterse cele vechi. În funcţie de filtrul selectat va fi afişat

tipul de colier cu diametrul ales şi imaginea corespunzătoare. În fig. 7.8 este prezentată

fereastra cu imaginea corespunzătoare colierului pentru sarcini uşoare cu garnuitură de

cauciuc şi un singur şurub de strângere (CSU – a).

În cadrul programului există două secţiuni: coliere şi utilizatori.

d

a

b

c

d


32

Fig. 7.8. Fereastra cu imaginea colierului CSU –a

7.3. CONTRIBUŢII APLICATIVE PRIVIND MODELAREA 3D ÎN SOLIDWORKS A COLIERELOR

7.3.5. Biblioteca Design Library

S-a definit un catalog Coliere astfel încât fiecare colier tip beta a fost modelat,

parametrizat, iar la sfârşit inclus în Design Library→Toolbox→ ISO→ Structural

Members→ Coliere. Folder-ul Coliere va fi creat pentru prima dată folosind New Folder în

folder-ul ISO (fig. 7.23).

Fig. 7.24 prezintă grupul de coliere de instalaţii cu forma beta dezvoltat în SolidWorks

folosind Design Library.

Odată creată Design Library , cu cele 6 forme de coliere, aceastea pot fi parametrizate

utilizând modulul Design Table.

Fig. 7.24. Familia de coliere cu formă beta


33

7.3.6. Asamblări cu coliere

Colierele tip beta pentru conducte (fig. 7.25) folosesc componente din Design Library.

Iniţial şurubul, extras din bibliotecă (fig. 7.26), din caseta de instrumente ISO → Bolts and

Screws (bolţuri şi şuruburi) este poziţionat într-o secţiune nouă. Şurubul va fi apoi utilizat la

asamblarea colierului.

Componentele ansamblului colier-conductă sunt suporturi de prindere coliere, şuruburi

şi piuliţe (fig. 7.27, a şi b). Suporturile de prindere au fost create cu Sheet Metal şi modulul

Weldments. Figurile de mai jos sunt exemple de asamblare cu coliere. Se pot vedea suporturi

de prindere cu forme speciale şi două forme de coliere [95].

Fig. 7.25. Ansamblul colier tip beta

a b Fig. 7.27. Ansamblări cu coliere

7.3.7. Componente necesare ansamblurilor cu coliere modelate în Solidworks

În cele ce urmează sunt prezentate şi alte componente necesare ansamblurilor cu

coliere, modelate în SolidWorks. În fig. 7.29 sunt prezentate colierele tip gama, pentru


34

diametre mari, simplu asamblate (fig. 7.29, a) şi asamblate cu şuruburi şi cu piuliţă pentru

susţinere (fig. 7.29, b).

a b

Fig. 7.29 Colier tip gama pentru diametre mari

În fig. 7.30 este prezentat un exemplu de ansamblu cu suporturi de prindere şi coliere,

cu toate componentele ce participă în ansamblu, vizualizate în FeaturesManager design tree

(fig. 7.30, a). S-a anexat mărit ansamblul cu colier gama simplu (fig. 7.30, b).

a b

Fig. 7.30. Ansamblu de coliere şi suporturi de prindere


35

8. APLICAŢII ALE PROCESOARELOR GRAFICE CREATE

Procesorul reprezintă "creierul" unui sistem în cadrul căruia se desfăşoară calculele

simple sau complexe, prelucrarea algoritmilor şi obţinerea rezultatelor. Astfel, anumite fişiere

oferă date procesorului, acesta le prelucrează în conformitate cu un algoritm şi oferă în final

utilizatorului informaţia dorită, fie că este vorba de rezultatul unui calcul aritmetic, fie de o

imagine grafică. Procesoarele create citesc o bază de date, o interpretează şi fac calculele

necesare determinării unor necunoscute.

Interfaţa programelelor trebuie să fie simplă şi prietenoasă, utilizatorul trebuie să

cunoască şi să introducă datele de intrare şi pentru finalizarea calculelor şi afişarea

rezultatelor atât su b formă d e text cât şi grafic să acţioneze butonul Calculează. Prin

realizarea programelor de calcul s-a urmărit simplificarea calculelor şi eliminarea

nominalizării continue a valorilor standardizate conform STAS-urilor.

Programele create sunt structurate pe trei secţiuni:

- Calcule, care specifică datele de intrare şi realizează calculele, rezultatele fiind afişate atât

sub formă de text cât şi sub formă grafică;

- Date de intrare în care sunt incluse informaţiile necesare pentru realizarea calculelor;

- Utilizatori care realizează securitatea programului.

Acest capitol are menirea de a releva o sinteză a creaţiilor software prezentate anterior,

cu exemple practice. Aceste produse informatice reprezintă rezultate majore ale acestei teze

de doctorat.

8.1. PROCESORUL „CCRT – GROSIME PERETE CONDUCTĂ ”

Procesorul „CCRT – Grosime perete conductă” conţine algoritmii necesari pentru

determinarea grosimii pereţilor conductei. Prin lansarea programului se afişează o fereastră de

autentificare (fig. 8.1) unde trebuiesc introduse datele personale ale utilizatorului. Dacă datele

de intrare sunt corecte se va deschide fereastra principală a programului.

În secţiunea Calcule, se introduc datele de intrare şi acţionând butonul Calculează se

vor afişa datele de intrare folosite în calcule şi rezultatele sub formă de text în subsecţiunile

Date de intrare/Calculat (fig. 8.2) şi sub formă grafică pe Schema (fig. 8.3). Datele de intrare

introduse în secţiunea Calcule sunt validate, astfel în cazul introducerii unor valori inexistente

în baza de date utilizatorul este atenţionat printr-o fereastră asupra incompatibilităţii sesizate

ca în fig. 8.4, iar prin apăsarea butonului OK se poate relua introducerea datelor.

Elementele necesare administrării datelor individuale se regăsesc în secţiunea Date de

intrare (fig. 8.5.). Editarea acestora se realizează similar cu editarea datelor într-un tabel


36

Excel, iar datele nou adăugate sau modificate sunt afişate pe fundal gri, iar salvarea lor se

realizează doar după apăsarea butonului „Salvează”. De asemenea, se pot anula modificări

prin apăsarea butonului „Anulează”.

Secţiunea utilizatori (fig. 8.6) conţine elementele necesare administrării utilizatorilor.

Editarea se realizează similar cu editarea datelor într-un tabel Excel iar datele nou adăugate

sau modificate sunt afişate cu fundal gri iar salvarea lor se realizează doar după apăsarea

butonului „Salvează”. De asemenea, se pot şi anula modificări prin apăsarea butonului

„Anulează”.

Fig. 8.1. Fereastra de Autentificare

Fig. 8.2. Fereastra Date de intrare/Calculat şi rezultatele afişate sub formă de text


37

Fig. 8.3. Fereastra cu Schema şi rezultatele afişate sub formă grafică

Fig. 8.4. Mesaj de eroare indicat de program la introducerea datelor

Fig. 8.5. Fereastra Date de intrare

Fig. 8.6. Fereastra Utilizatori


38

8.2. PROCESORUL „CCRT – DISTANŢE REAZEME ”

Procesorul „CCRT – Distanţe Reazeme” conţine algoritmii necesari pentru

determinarea distanţei între reazemele mobile şi cele fixe.

Pornirea procesorului se realizează prin afişarea ferestrei de autentificare unde

trebuiesc introduse datele pesonale ale utilizatorului, dacă datele introduse sunt corecte se va

deschide fereastra principală a programului.

Determinarea distanţei între reazemele mobile şi fixe se realizează în secţiunea

Calcule, această secţiune conţinând subsecţiunile Date de intrare/Calculat (fig. 8.7) şi

Schema (fig. 8.8). Acţionarea butonului Calculează va afişa rezultatele atât sub formă de text

cât şi sub formă grafică. Secţiunea Date de intrare (fig. 8.9) conţine elementele necesare administrării datelor

individuale. Secţiunea utilizatori este similară cu cea descrisă la punctul 8.2.


Fig. 8.7. Fereastra Date de intrare cu rezultatele afişate sub formă de text


39

Fig. 8.8. Fereastra Schema cu rezultatele afişate sub formă grafică

8.3. PROCESORUL „CCRT – CNE-Tip L ”

Procesorul „CCRT – CNE – Tip L” conţine algoritmii necesari pentru dimensionarea

compensatoarelor natural elastice în formă de L.

După autentificare, se deschide automat fereastra principală a programului Calcule,

fereastră care conţine conţine elementele necesare realizării calculelor pentru dimensionarea

configuraţiilor natural elastice în formă de L, folosind datele introduse în prealabil în

secţiunea Date de intrare (fig. 8.10).


Acţionând butonul Calculează se vor afişa rezultatele atât sub formă de text în

subsecţiunea Date de Calculat (fig. 8.11) cât şi sub formă grafică pe Schema 1 (fig. 8.12) şi



40


Fig. 8.12. Fereastra cu Schema 1 şi rezultatele afişate sub formă grafică


41


Particularitatea acestui procesor constă în afişarea unui mesaj de avertizare, în cazul

în care în urma calculelor nu este îndeplinită condiţia de verificare a tensiunii maxime de

încovoiere (σmax=Mmax/W<100 MPa). În fig. 8.14. este prezentată fereastra cu mesajul de

avertizare.

Fig. 8.14. Fereastra cu mesajul de avertizare

8.4. PROCESORUL „CCRT – CNE-Tip Z ”

Procesorul „CCRT – CNE – Tip Z” conţine elementele necesare realizării calculelor

pentru dimensionarea configuraţiilor natural elastice în formă de Z, folosind datele introduse

în prealabil în secţiunea Date de intrare (fig. 8.15).



42

Acţionând butonul Calculează se vor afişa rezultatele atât sub formă de text în

subsecţiunea Date de calculat (fig. 8.16) cât şi grafic în subsecţiunile Schema 1 (fig. 8.17) şi





43


La fel ca şi la p ro cerso ru l „CCRT – CNE – Tip L”, şi la acest procesor va fi afişat

mesajul de avertizare dacă în urma calculelor nu este îndeplinită condiţia de verificare a

tensiunii maxime de încovoiere (σmax=Mmax

8.5. PROCESORUL „CCRT – CNE-Tip U ”

/W<100 MPa).

Procesorul „CCRT – CNE – Tip U” conţine algoritmii necesari pentru dimensionarea

compensatoarelor curbate în formă de U.

La pornirea procesorului se afişează fereastra de autentificare, şi după aceasta,

automat, se va deschide fereastra principală a programului Calcule, fereastră ce conţine

elementele necesare realizării calculelor pentru dimensionarea compensatoarelorn curbate în

formă de U, folosind datele din secţiunea Date de intrare (fig. 8.19). Prin acţionarea butonului

Calculează se vor afişa rezultatele atât sub formă de text în subsecţiunea Date de

intrare/Calculat (fig. 8.20), cât şi sub formă grafică în subsecţiunile Schema 1(fig. 8.21) şi




44

Fig. 8.20. Fereastra Date de intrare/Calculat cu rezultatele afişate sub formă de text



45


8.6. PROCESORUL „CCRT – Comp Lent”

Procesorul „CCRT –Comp Lent” conţine algoritmii necesari pentru dimensionarea

compensatoarelor lenticulare (cu burduf) folosind datele introduse în prealabil în secţiunea

Date de intrare (fig. 8.23). Acţionând butonul Calculează vor fi afişate datele de intrare şi

rezultatele sub formă de text în subsecţiunea Date de intrare/Calculat (fig. 8.24). În fig. 8.25

este prezentată schema compensatorului lenticular fără a fi afişate grafic pe desen rezultatele,

deoarece acestea nu sunt rezultatul unor calcule.



46

Fig. 8.24. Fereastra Date de intrare/Calculat şi rezultatele afişate sub formă de text

Fig. 8.25. Fereastra cu Schema 1


47

8.7. „BAZA DE DATE COLIERE”

Secţiunea „Baza de date coliere” conţine elementele necesare administrării şi filtrării

datelor referitoare la coliere, date încărcate pe baza stocării lor tabelare. Au fost definite două

filtre: tip, respectiv diametru colier, iar în vederea realizării unei diferenţieri rapide şi uşoare

au fost încărcate imaginile corespunzatoare tipurilor de coliere. În funcţie de filtrul selectat va

fi afişat tipul de colier cu diametrul ales şi imaginea corespunzătoare.

După autentificare, se deschide fereastra principală a programului care conţine

următoarele secţiuni:

- Coliere, care foloseşte cele două filtre: tip (fig.8.26) şi respectiv diametru (fig. 8.27)

colier şi afişează imaginea şi/sau dimensiunile corespunzătoare colierului în funcţie de

filtrul ales (fig. 8.28);

Fig. 8.26. Fereastra cu evidenţierea filtrului tip

Fig. 8.27. Fereastra cu evidenţierea filtrului diametru

- Utilizatori, această secţiune (fig. 8.29) realizează securitatea programului şi conţine

elementele necesare administrării utilizatorilor.


48

Fig. 8.28. Fereastra Coliere subsecţiunea Imagini În cazul în care nu se specifică tipul de colier, nu vor putea fi inserate noi înregistrări,

şi nici nu vor putea fi actualizate imagini deoarece, acestea sunt strict legate de tipul

colierului. În cazul selectării primului rând din filtru (fig. 8.30), acesta fiind nul, se vor

încărca toate înregistrările din toate tipurile de coliere cu toate diametrele. Datele afişate în

tabel pot fi sortate după fiecare coloană prin efectuarea unui click pe capul de coloană

corespunzător.

Fig. 8.30. Fereastră de evidenţiere a primului rând din filtru

Prin selectarea tipului de colier în secţiunea imagini pot fi încărcate (acţionând

butonul Upload ) noi fişiere, de tip Jpeg sau JPG şi pot fi eliminate colierele care nu mai

sunt de actualitate.


49

9. CONCLUZII FINALE, CONTRIBUŢII ORIGINALE ŞI VALORIFICAREA REZULTATELOR

9.1. CONCLUZII FINALE

Lucrarea de faţă îşi propune să rezolve o parte dintre cerinţele actuale în domeniul

proiectării elementelor de susţinere şi prindere ale instalaţiilor industriale.

În cadrul instalaţiilor de încălzire sunt întâlnite elemente de prindere şi susţinere cu

cea mai mare diversitate constructivă, o bună parte din aceste elemente fiind întâlnite şi în

cadrul celorlalte tipuri de instalaţii. Astfel, cercetărille intreprinse în cadrul acestei lucrări se

referă doar la elementele de prindere şi susţinere ale conductelor din cadrul instalaţiilor de

încălzire.

Lucrarea a fost elaborată în baza analizei unui vast material bibliografic şi a unor

articole ştiinţifice publicate de autoare.

Astfel, din cele prezentate, se desprind următoarele concluzii finale:

• Diversitatea de cerinţe impuse elementelor de susţinere şi prindere ale instalaţiilor

industriale, necesară pentru creşterea performanţelor acestora, a făcut ca proiectarea acestor

elemente să devină o activitate relativ complexă, ţinând seama şi de faptul că bibliografia

existentă în acest domeniu nu este suficient de bogată;

• Alegerea şi utilizarea elementelor de susţinere şi prindere ale instalaţiilor industriale se

bazează, în prezent, fie pe rezultatele unei proiectări tradiţionale, fie pe recomandările

firmelor constructoare ale acestor elemente;

• Pe plan european şi internaţional se manifestă un interes deosebit pentru tehnica CAD,

FEA, CAE care permite reducerea considerabilă a timpului şi a cheltuielilor aferente

proiectării;

• Avantajele utilizării tehnicii de calcul în activitatea de concepţie sunt uriaşe.

Implicarea computerului într-un amplu proces de prelucrare a informaţiilor determină

dezvoltarea unor aplicaţii performante, flexibile şi uimitor de rapide. Aceste avantaje au fost

evidenţiate pe tot parcursul tezei;

• Posibilitatea utilizării calculatoarelor trebuie judecată nu numai din punct de vedere al

performanţelor ci şi din punct de vedere al eficienţei economice. Pentru estimarea acestei

eficienţe economice este necesar să se pună în balanţă avantajele posibil a fi realizate şi

cheltuielile necesare;


50

• Procesoarele grafice prezentate în această lucrare reprezintă suportul dezvoltării în

continuare a unor noi aplicaţii, deoarece sunt accesibile, pot fi actualizate şi completate cu

date noi, fără a face modificări esenţiale în structura acestora.

9.2. CONTRIBUŢII ORIGINALE

Principalele contribuţii originale aduse de autor la finalizarea lucrării pot fi

sintetizate astfel:

• Realizarea unei cercetări a stadiului actual prin prezentarea tipurilor de instalaţii din

clădiri şi a principalelor elemente de susţinere şi prindere ale conductelor din instalaţiile de

încălzire, precum şi o sinteză (a tendinţelor actuale) a obiectivelor urmărite în acest domeniu;

• În urma analizei stadiului actual în domeniul proiectării elementelor de susţinere şi

prindere ale conductelor din instalaţiile industriale, au fost precizate obiectivele tezei;

• Au fost prezentate contribuţiile teoretice şi aplicative privind dimensionarea grosimii

pereţilor conductelor, a compensatoarelor de dilatare, respectiv a reazemelor conductelor;

• A fost analizată influenţa parametrilor geometrici ai compensatoarelor de dilatare

asupra solicitărilor conductelor din instalaţiile de încălzire;

• Au fost elaborate 6 instrumente software, destinate proiectării constructive a

elementelor de susţinere şi prindere a conductelor din instalaţiile de încălzire, elemente de

mare importanţă pentru cercetătorii şi proiectanţii din domeniul instalaţiilor industriale:

• procesorul „CCRT – Grosime perete conductă” pentru determinarea grosimii

pereţilor conductei;

• procesorul „CCRT – Distanţe Reazeme” pentru determinarea distanţei între

reazemele mobile şi cele fixe;

• procesorul „CCRT – CNE – Tip L” pentru dimensionarea configuraţiilor natural

elastice în formă de „L”;

• procesorul „CCRT – CNE – Tip Z” pentru dimensionarea configuraţiilor natural

elastice în formă de „Z”;

• procesorul „CCRT – CNE – Tip U” pentru dimensionarea compensatoarelor

curbate în formă de „U”;

• procesorul „CCRT – Comp Lent” pentru dimensionarea compensatoarelor

lenticulare (cu burduf);

• Toate procesoarele se bazează pe algoritmi şi programe originale şi au fost realizate

folosind facilităţile tehnologiei Windows Presentation Foundation cu mediul de programare

Visual Studio 2010 în combinaţie cu Net Framework 4.0 SPI. Pentru realizarea design-ului


51

aplicaţiilor s-a utilizat Microsoft Expression Blend 3 iar reprezentarea grafică a desenelelor s-

a realizat în programul AutoCAD;

• Validarea cercetărilor teoretice prin rezultatele aplicării modulelor software create;

• Realizarea unei baze de date pentru colierele de prindere ale conductelor cu ajutorul

limbajului de programare SQL Server Expres 2008 (Structured Query Language);

• Au fost prezentate contribuţiile aplicative privind modelarea 3D în Solidworks a

colierelor;

• Programele create citesc o bază de date, o prelucrează în conformitate cu un algoritm

şi oferă în final utilizatorului informaţia dorită;

• Această lucrare demonstrează, prin rezultatele obţinute, că prin medii de programare

compatibile cu software consacrat, în cazul de faţă Windows Presentation Foundation cu

mediul de programare Visual Studio 2010 în combinaţie cu Net Framework 4.0 SPI, se pot

realiza aplicaţii complexe până la cel mai înalt nivel şi baze de date specifice colierelor de

prindere ale conductelor cu ajutorul limbajului de programare SQL Server Expres 2008;

• Avantajele procesoarelor grafice create sunt:

• asigură confidenţialitatea datelor şi a calculelor efectuate cu acestea în cadrul

programelor;

• înlocuieşte lucrul anevoios specific proiectării clasice;

• se micşorează timpul de lucru al inginerului proiectant sau executant;

• efectuează calcule în timp foarte scurt şi elimină erorile care pot apărea dacă se

fac reiteraţii;

• rezultatele obţinute în urma efectuării calculelor sunt afişate atât textual cât şi

sub formă grafică;

9.3. VALORIFICAREA REZULTATELOR

Rezultatele cercetărilor întreprinse pe parcursul elaborării tezei au fost valorificate

prin:

• publicarea în reviste şi conferinţe a unui număr de 6 lucrări ştiinţifice, după cum

urmează:

• 1 articol ISI publicat la conferinţa internaţională WSEAS 2011 [93]

• 2 articole publicate în volumele unor conferinţe internaţionale în ţară [74, 94]

• 1 articol publicat în revista „Review of the Air Force Academy”

• 1 articol publicat în revista Academic Jurnal of Manufacturing Engineering

Supplement 2/2008 cotată CNCSIS categoria B [75]

cotată CNCSIS

categoria B+ [73]


52

• 1 articol publicat în revista internaţională Technical University Press [92]

• o propunere pentru un contract de cercetare de tip CNCSIS – tip TD 2007, intitulat

“Cercetări teoretice şi aplicative privind optimizarea constructivă a elementelor de susţinere şi

prindere din instalaţiile industriale”;

• conceperea unui număr de 6 produse informatice (programe pentru calculul mecanic al

reţelelor termice);

• elaborarea unei baze de date, pentru coliere;

• modelarea în 3D a colierelor folosind programul Solidworks;

• realizarea în AutoCAD a desenelor folosite în programele create.


53

BIBLIOGRAFIE SELECTIVĂ

1. Adam, N. Windows Presentation Foundation Unleashed (WPF). Editura SAMS,

Indianapolis, Indiana, USA, 2006. ISBN-13: 978-0-6723-2891-6.

3. Andrei, G., Andrei, L., Bîrsan, I. Fundamentele proiectării asistate de calculator, Editura

Tehnică, Bucureşti, 2001.

6. Badut, M. AutoCAD-ul în trei timpi. Ghidul proiectării profesionale. Editura Polirom,

Bucureşti, 2010. ISBN 973-46-0457-0.

9. Bârsan, L., Bârsan, A. Fundamentele proiectării produselor industriale. Editura

Universităţii "Transilvania" din Braşov, 2003. ISBN 973-635-159-9.

12. Batog, I., Soare, M., Urdea, M. Geometrie descriptivă. Probleme

16. Boloş, C. Reprezentări grafice 2D asistate de calculator. Editura Universităţii „Petru

Maior”, Tîrgu Mureş, 1998. ISBN 973-97149-7-8.

. Editura Universităţii

“Transilvania” din Braşov, 2003. ISBN 973-635-228-5.

17. Boloş, C., Boloş, V. Îndrumător de desen tehnic industrial: pentru uzul studenţilor.

Editura Universităţii Tehnice, Tîrgu Mureş, 1992.

21. Clinciu, R., Olteanu, F. Desen Tehnic Industrial. Editura Infomarket, Braşov, 2002.

ISBN 973-8204-15-1.

22. Dima, E. Compensatoare lenticulare de dilataţie. Editura Tehnică, Bucureşti, 1976.

26. Drăghici, N. N. Conducte pentru transportul fluidelor. Editura Tehnică, Bucureşti,1972.

28. Dumitrescu, G., ş.a. Instalaţii de încălzire. Editura M.A.S.T, 2006.

ISBN 978-973-8011-7-1.

32. Goanţă, A. M.

33. Ilina, M. ş.a. Instalaţii de încălzire. Îndrumar de proiectare. EdituraTehnică,

Bucureşti,1992.

Grafică asistată în proiectarea constructiv tehnologică a semifabricatelor

din fontă. Editura LUX LIBRIS, Braşov, 2003. ISBN 973-9428-63-0.

34. Ilina, M., Berbecaru, D., ş.a. Instalaţii de încălzire. Editura Artecno, Bucureşti, 2002.

ISBN 973-85936-1-1.

36. Ilina, M., Luţă, C. Instalaţii de încălzire, sanitare şi de gaze. Editura Tehnică, Bucureşti,

1974.

37. Ilina, M., ş.a. Instalaţii de încălzire şi reţele termice. Editura Didactică şi Pedagogică,

Bucureşti, 1985.


54

40. Ivan, M. C. Grafică Industrială Asistată de Calculator. Procesoare CAD pentru

proiectare de reper şi ansamblu. Editura Universităţii ”Transilvania”, Braşov, 2002.

ISBN 973-9474-29-2.

43. Întuneric, A., ş.a.

46. Lecca, A., ş.a. Conducte şi reţele termice. Editura Tehnică, Bucureşti, 1974.

Aplicaţii Windows în Visual C# 2008 Express Edition. Aplicaţii cu baze

de date SQL Server 2008. Editura Polirom, Bucureşti, 2010. ISBN 978-973-46-1666-4.

47. Leete, G., Leete, M. Microsoft Expression Blend Bible. Editura Wiley Publishing, Inc.,

Indianapolis, Indiana, 2007. ISBN 978-0-470-05503-8.

49. Lihteţchi, I., Ivan, M. C., Soare, M., Ivan (Găvruş) C. Grafică asistată 3D în AutoCAD.

Editura Universităţii ”Transilvania”, Braşov, 2003. ISBN 973-635-223-4.

51. Lihteţchi, I., Velicu, D. Desen Tehnic şi Infografică II. Suport teoretic şi aplicaţii. Curs

pentru Învăţământ la distanţă şi cu frecvenţă redusă. DIDIFR. Editura Universităţii

“Transilvania” din Braşov, 2010.

52. Lombard, M. Solidworks 2007 Bible. Editura Wiley Publishing, Inc., Indianapolis,

Indiana, 2007. ISBN 978-0-470-08013-9.

61. Niculescu, N., ş.a. Instalaţii de încălzire şi reţele termice. Editura Didactică şi

Pedagogică, Bucuresti, 1985.

63. Olteanu, F., Clinciu, R., Olteanu, C. Elemente de proiectare în ingineria mecanică. Desen

Tehnic. Editura Universităţii „Transilvania” din Braşov, 2007. ISBN 978-598-052-8.

64. Păunescu, R. Grafică Tehnică Asistată de calculator. Editura Universităţii “Transilvania”

Braşov, 2002. ISBN 973-9474-27-6.

66. Peştianu, C. Construcţii. Editura Didactică şi Pedagogică, Bucureşti, 1979.

67. Petrescu, A., Duţă, G., Vasilescu, P. Instalaţii de încălzire în ansambluri de clădiri.

Editura Tehnică, Bucureşti, 1972.

73. Scheibner E. Dimensioning of heating networks pipes. Review of the Air Force

Academy, The Scientific Informative Review, No 1(16)/2010. ISSN: 1842-9238.

74. Scheibner E. Pipe clamps for industrial equipment, modern construction. The 6th

International Scientific Conference On Naval And Mechanical Engineering, TEHNONAV

2008, Conference Proceedings of Tehnonav 2008. ISBN 978-973-614-447-9.

75. Scheibner, E., Urdea, M. A computerized method for designing assemblies with pipes

clamps. International Conference on Computing and Solutions in Manufacturing Engineering

CoSME’08 september 2008, Universitatea “Transilvania” din Braşov. Academic Jurnal of

Manufacturing Engineering Supplement 2/2008. ISSN 1583-7904 (B).


55

77. Simion, I. AutoCAD 2007 pentru ingineri. Editura Teora, Bucureşti, 2007.

ISBN 978-973-20-1046-4. 83. Urdea, M. Database organized for designing and processing gamma and delta clamps

family. Conference Chalenges In Higher Education and Research in 21st Century, June 2-5

Sozopol Sofia, Bulgaria 2009. ISBN 978-954-580-268-3.

85. Urdea, M. Natural Elastic Compensators. Academic Jurnal of Manufacturing

Engineering, vol. 8. ISSUE 3/2010. ISSN 1583-7904.

92. Urdea, M., Scheibner E. Calculation of Natural Elastic Compensators Configurations.

Technical University Press, Sofia, Bulgaria. Nov. 2009. ISSN 1313-7530.

93. Urdea, M., Scheibner, E. Processing database for flange with Builder C++. The WSEAS

International Conference on Manufacturing Engineering, Quality And Production Systems,

Brasov, Romania, Aprilie 11-13, 2011. Publicat în Recent Researches in Manufacturing

Engineering. ISBN 978-960-474-294-3

94. Urdea, M., Scheibner, E. Software developed for the database processing of the pipe

clamps. The 6th International Scientific Conference On Naval And Mechanical Engineering,

TEHNONAV 2008, Constanţa. Book of Abstracts: ISBN 978-973-614-448-6, Conference

Proceedings of Tehnonav 2008, ISBN 978-973-614-447-9.

.

96. Velicu, D., Lihteţchi, I. Geometrie descriptivă. Suport teoretic şi aplicaţii. Editura

Universităţii “Transilvania” din Braşov, 2008. ISBN 978-973-598-320-8.

97. Velicu, D., ş.a. Geometrie descriptivă. Editura Didactică şi Pedagogică, Bucureşti, 1999.

ISBN 973-30-2553-4.

107. *** Catalog HILTI 2010/2011. Suporţi instalaţii. Soluţii inteligente pentru susţinerea

sistemelor de instalaţii.

108. *** Catalog tehnic 2006. Sisteme de canalizari interioare Wavin HT-PE şi Wavin

QuickStream. Aplicaţii rezidenţiale, civile şi industriale.

111. *** Normativ pentru exploatarea instalaţiilor de încălzire. I. 13/1-96.

122. *** http://www.ekoplastik.com

123. *** http://www.halfen.co.uk/

124. *** http://www.hilti.com

126. *** http://www.obo-bettermann.com/ro/index.shtml

129. *** http://www.roth-compensatoare.ro/

130. *** http://www.sikla.com/

http://www.ekoplastik.com/�

http://www.halfen.co.uk/�

http://www.hilti.com/�

http://www.obo-bettermann.com/ro/index.shtml�

http://www.roth-compensatoare.ro/�

http://www.sikla.com/�


56

REZUMAT

Teza de doctorat Cercetări teoretice şi aplicative privind optimizarea constructivă a

elementelor de susţinere şi prindere ale conductelor din instalaţiile industriale este structurată pe

nouă capitole prezentate succint în continuare.

Capitolele 1, 2 şi 3 se referă, în principal, la prezentarea tipurilor de instalaţii din clădiri

şi a principalelor elemente de susţinere şi prindere ale conductelor din instalaţiile de încălzire.

În capitolul 4, intitulat „Obiectivele lucrării”, după o scurtă analiză a stadiului actual în

domeniul proiectării elementelor de susţinere şi prindere ale conductelor din instalaţiile

industriale, sunt precizate obiectivele tezei.

În capitolele 5, 6 şi 7 sunt prezentate contribuţiile teoretice şi aplicative privind

dimensionarea grosimii pereţilor conductelor, a compensatoarelor de dilatare, respectiv a

reazemelor conductelor.

În capitolul 8, intitulat „Aplicaţii ale procesoarelor grafice create” sunt prezentate

rezultatele practice ale utilizării modulelor software descrise anterior, cât şi interfaţa şi algoritmii

fiecărui modul software creat.

Capitolul 9 cuprinde concluziile generale, contribuţiile originale şi modul de valorificare a

rezultatelor cercetărilor efectuate.

SUMMARY

The PhD thesis Theoretical and practical research on structural optimization of pipe

supports and fastening components in industrial plants is divided into nine chapters briefly

summarized below.

Chapters 1, 2 and 3 refer mainly to the presentation of the types of installations in

buildings and the main elements of support and clamping heating pipes.

Chapter 4, entitled ”Objectives of the thesis”, following a brief analysis of the current

status in the field of design of pipes support and clamping components in industrial plants, are set

out as objectives of the thesis.

Chapters 5, 6 and 7 are theoretical and practical contributions regarding sizing duct wall

thickness, expansion compensators, and pipe bearings respectively.

Chapter 8 entitled ”Applications of graphics processors designed” presents the practical

results of using the previously described software modules and each software module interface

and algorithms created.

Chapter 9 presents the general conclusions, the original contributions and how to exploit

the research results.


57

CURRICULUM VITAE

DATE PERSONALE:

Numele: DOBROIU (căs. SCHEIBNER)

Prenumele: Emilia Marinela

Data naşterii: 06.09.1980

Locul naşterii: Braşov

Stare civilă: căsătorită, un copil

Adresă personală: Str. Parcul Mic, nr. 13, bl. 110, sc. A, ap. 16., Braşov

Email: [email protected]

STUDII LICEALE:

1994-1998 Grup Şcolar Industrial „Tractorul II”, Braşov

STUDII UNIVERSITARE:

1998-2003 Universitatea “Transilvania” din Braşov, Facultatea de Inginerie Tehnologică, profilul Inginerie Managerială şi Tehnologică, specializarea Tehnologii şi Echipamente Neconvenţionale

SPECIALIZĂRI:

2010 – Curs Formator, organizat de Dad Expertise, Alba Iulia 2009 – Curs Operator introducere, validare şi prelucrare date organizat de First Job School, Braşov 2007 – Curs Competenţe comune – Comunicare în limba engleză – Iniţiere organizat de First Job School, Braşov

2004 – Curs Inspector Resurse Umane organizat de A.J.O.F.M., Braşov 2003 – Modulul psiho-pedagogic - Departamentul pentru pregătirea personalului didactic în cadrul Universităţii „Transilvania” din Braşov

ACTIVITATEA PROFESIONALĂ:

2006 – prezent - Universitatea „Transilvania” din Braşov, Catedra G.D.G.T, doctorand cu frecvenţă/doctorand fără frecvenţă/cadru didactic asociat; 2010 – prezent - S.C. Go To Job School S.R.L, Inspector resurse umane în cadrul proiectului “ONCT – O Noua Cariera pentru Tine”; 2010 – prezent – S.C. Human Resources Consulting S.R.L, în cadrul proiectului „MINERVA – Emancipare pentru egalitate de şanse”; 2008 – 2009 - S.C. First Job School S.R.L, Lector/ Inspector resurse umane în cadrul proiectelor „CeLM - Calea eficienta spre un loc de munca” şi -„InfoJob – Centrul de consiliere în carieră şi pregătire profesională”; 2004 – 2007 - S.C. First Job School S.R.L, Director General Adjunct.

ACTIVITATEA ŞTIINŢIFICĂ:

Articole publicate : 6 (3 ca prim autor), dintre care un articol este ISI

Propunere pentru un contract de cercetare de tip CNCSIS – TD, 2007, intitulat „Cercetări teoretice şi aplicative privind optimizarea constructivă a elementelor de susţinere şi prindere ale conductelor din instalaţiile industriale”

LIMBI STRĂINE: engleză

mailto:[email protected]�


58

CURRICULUM VITAE

PERSONAL DATA:

Surname: DOBROIU (married SCHEIBNER)

First name: Emilia Marinela

Date of birth: 06.09.1980

Place of birth: Braşov

Family Status: married, one child

Email: [email protected]

HIGH SCHOOL:

1994-1998 Technical College „Tractorul II”, Braşov HIGHER EDUCATION:

1998-2003 “Transilvania” University of Braşov, Process Engineering

Faculty, Managerial and Process Engineering profile, Unconventional

Technologies and Equipment specialization

OTHER SPECIALIZATIONS AND QUALIFICATIONS:

2010 – Trainer Course, organized by Dad Expertise, Alba Iulia 2009 – Course Data entry operator, validation and processing organized by the First Job School, Braşov 2007 – Common skills training – Communication in English – Beginner organized by First Job School, Braşov 2004 – Human Resources Inspector course organized by A.J.O.F.M., Braşov 2003 – Psycho-pedagogical Module – Department of Teacher Training in “Transilvania” University of Braşov

PROFESSIONAL ACTIVITY:

2006 – present - “Transilvania” University of Braşov, Descriptive Geometry and Computer Graphics department, PhD student/PhD distance learning / full-time learning /associate teacher; 2010 – present - S.C. Go To Job School S.R.L, Human resources inspector in the project “ONCT – A new carrier for you”; 2010 – present – S.C. Human Resources Consulting S.R.L, in the project “MINERVA – Empowerment for Equal Opportunities”; 2008 – 2009 - S.C. First Job School S.R.L, Lecturer/ Human resources inspector in the projects „CeLM – Efficient way for a job” and - “InfoJob – Center Career Counseling and Training”; 2004 – 2007 - S.C. First Job School S.R.L, Deputy Executive Manager

SCIENTIFIC ACTIVITY:

Articles: 6 (3 as first author), of which one article is ISI

Proposal for a research contract type CNCSIS – TD, 2007, entitled ”Research on optimization theory and practical design of the supports and fastening of pipes in industrial plants”

FOREIGN LANGUAGES: English

mailto:[email protected]�

catedra de geometrie descriptivĂ Şi graficĂ...

Documents