Indice Determinazione della massa e della distanza tra staffaggi per tubi in acciaio (valori indicativi) 8. Distanza tra collari successivi per tubazioni in acciaio, in rame ed in plastica (valori orientativi) 8. Distanza tra collari successivi per tubazioni in plastica (valori forniti dai produttori) 8.3 Carico per ogni punto di staffaggio (calcolo, simulazione e coefficienti di sicurezza S) 8.4 Dilatazioni termiche delle tubazioni e coefficienti di dilatazione 8.5 unghezza minima dei bracci di compensazione A per un impianto termico (valori orientativi) 8.6 Forza assiale per una tubazione in acciaio (Valori orientativi) 8.7 Il modulo di elasticità E e la tensione consentita Re per l acciaio (in relazione alla temperatura) 8.8 Tecnica Restrizioni per il dimensionamento di una traversa 8.9 Zincatura (metodi, Normative e spessori)tecnica: Fonti [] Wagner, Walter: Rohrleitungstechnik, Editore Vogel, 8. Edizione, 000; Normativa EN 3480-3, luglio 999 [] Wagner, Walter: Planung im Anlagenbau, Editore Vogel,. Edizione, 998 [3] Wagner, Walter: Festigkeitsberechnungen im Apparate und Rohrleitungsbau, Editore Vogel, 5. Edizione, 995 Simboli Materiali C Costante del materiale [-] D a Diametro esterno [mm] D i Diametro interno [mm] DN Diametro nominale [mm] E Modulo di elasticità [kn/mm²] FB Forza assiale a flessione [kn] FF Forza assiale elastica (del compensatore) [kn] FH Forza idrostatica [kn] FP Forza assiale (complessiva) [kn] FR Forza d attrito (di scorrimento) [kn] G Peso [kn] G Peso della tubazione [kn/m] KM Fattore correttivo = f (sostanza) [-] KR Fattore correttivo = f (Classe del tubo) [-] unghezza soggetta a dilatazione [m] A unghezza del braccio di compensazione [m] St Distanza tra staffaggi [m] m Massa della tubazione [kg/m] p Pressione [bar] R e Tensione consentita [N/mm²] S Coefficiente di sicurezza [-] s Spessore parete [mm] T Temperatura [ C] ß Coefficiente di dilatazione [mm/(m K)] A Cu F HDPE M PE PP PVC PVDF St VA acciaio austentico Rame acciaio ferritico Polietilene ad alta densità acciaio martensitico Polietilene Polipropilene Cloruro di polivinile Fluoruro di polivinile acciaio acciaio inossidabile 8.0
Determinazione della massa e della distanza tra staffaggi per tubi in acciaio (valori indicativi) 000 500 Tubi in acciaio pieni ed isolati Tubi in acciaio vuoti e senza isolamento m' [kg/m] 00 00 50 0 determinazione della massa m' [kg/m] 0 5 St distanza tra staffaggi [m] St [m] 0 0 50 00 00 500 000 DN m [kg/m] St [m] m Indicazioni: () I valori indicati valgono per tubazioni in acciaio con un normale spessore della parete e contenente una sostanza con temperatura fino a 400 C. Con spessori superiori aumenta la massa della tubazione. Con spessori inferiori (spesso nel campo INOX) si riduce la distanza tra uno staffaggio e l altro. () Se si utilizza uno staffaggio con distanze superiori rispetto a quelle indicate è necessaria una analisi tecnica (analisi di elasticità). (3) Dall introduzione della normativa EN 3480 novembre 999 viene stabilito che per un periodo di transizione fino al 9.5.00 sono valide le normative nazionali (TRR 00). [Fonte: Wagner, Walter: Rohrleitungstechnik, Editore Vogel, 8. Edizione, 000; pren 3480-3: Metallische industrielle Rohrleitungen, Giugno 999] 8.
Distanza tra collari successivi per tubazioni in acciaio, in rame ed in plastica (valori orientativi) Diametro Diametro Ø esterno Consigliato da Pro System (Tubazioni piene di acqua con isolazione) 8. Tubo d acciaio Tubo d acciaio Tubo di rame Tubo d acciaio DIN 988- (Tubazioni piene di acqua) Tubo di rame Tubo in PVC [DN] [pollici] [mm] DIN 458 DIN 440 DIN 786 DIN 440 DIN 786 con con DIN 448 DIN 754 DIN 754 0 C 40 C,0,00,5 0 3,5,00 5,0,0,5 6,0 0,80 0,50 0 3/8 7,,0,5 8,0,0,50 5 0,0,0 0,90 0,90 5 /,3,50,75,0,30,00 0 5,0,40 0,95 0,65 0 3/4 6,9,00 3,00 8,0,50,5 5 30,0,80 3,0,05 0,70 5 33,7,50 3,50 35,0,60,75 3 38,0,0 40,0,05 0,70 4,0,80 3,00 3 /4 4,4,90 3,75 40 44,5,40 40 / 48,3 3,30 4,5 50,0,40,0 54,0,00 3,50 50 57,0 3,0 50 60,3 4,00 4,75 63,0,50,0 64,0 4,00 75,0,65,35 65 76, 3,30 4,5 65 / 76, 4,75 5,50 80 88,9 4,0 4,75 80 3 88,9 5,5 6,00 90,0,80,50 00 08,0 4,50 5,00 00 4 4,3 5,80 6,00 0,0,00,70 5 33,0 5,0 5,00 5 5 39,7 6,50 6,00 40,0,5,95 50 59,0 5,80 60,0,40,0 50 6 68,3 7,0 00 8 9, 7,80
Distanza tra collari successivi per tubazioni in plastica (valori forniti dai produttori) Tubazioni in PVC - duro Sostanza KM Gas,3 < Densità [g/cm³],8 0,8 Tubo classe DIN 806 KR,0,3 3,6 4,8 5,0 6,3 St* [m] 5 4 3 Temperatura del liquido nella tubazione 0 C 40 C 60 C St = St * KM KR 0,5 DN 00; T = 60 C; Gas; tubo classe 5 St = 0,83 m,3,0, m 0, 5 30 50 00 00 DN 500 Tubazione in HDPE oppure PP 4 Sostanza KM Gas,3 < densità [g/cm³],8 0,8 KR Tubo classe HDPE PP e,0, 3,,45 4,5,65 St* [m] 3 Temperatura del liquido nella tubazione 0 C 40 C 60 C 80 C St = St * KM KR HDPE; DN 00; T = 40 C; Tubo classe 3 St =,05 m 0,8, 0,9 m 0,5 5 30 50 00 00 500 000 DN 8.3
Carico per ogni punto di staffaggio (calcolo, simulazione e coefficienti di sicurezza S) Teoria G teor = G Da = 68,3 mm, DIN 448, = 4 m m = 38 kg/m 0,38 kn/m = G G toer = 0,38 kn/m 4 m,5 kn G teor Spiegazione: Per il dimensionamento statico di uno staffaggio è necessario determinare il carico che dovrà sostenere il collare. a lunghezza del segmento teorico rappresenta da distanza tra i vari staffaggi. In pratica a distribuzione dei carichi teorica (caso ) si ridimensiona completamente se si considerano gli elementi che vengono ad influire sulla tubazione: Da tenere in considerazione: - Sezioni verticali - Derivazioni - Valvolame - Peso dell isolazione - Particolarità del montaggio. Carico per sostegno (kn) max. Determinazione dei carichi uca Paolo Felice Ugo Mario eccedenza di Valutazione peso ) tutti i 5 sostegni portano,6,4,5,4,6 7 % Teoria ) Felice fischia, 4 sostegni portano,3,5 -,5,3 67 % Caso normale 3) Felice fischia e Mario gioca,7, - 4,6-07 % Caso estremo Nella pratica si dovrebbe utilizzare per il dimensionamento un coefficiente di sicurezza S. In base al tipo di simulazione che si effettua il valore S dovrebbe essere S =,5,5. G pratico = G S S =,0 Da = 68,3 mm, DIN 448, = 4 m G = 0,38 kn/m G pratico = 0,38 kn/m 4 m 3 kn Indicazione: a Secondo la norma EN 3480 bisogna fare attenzione anche al dimensionamento di eventuali carichi concentrati, quali valvole, derivazioni, determinando ulteriori sostegni. 8.4
Dilatazioni termiche delle tubazioni e coefficienti di dilatazione Determinazione grafica delle dilatazioni m m 3m 4m 5m 6m 7m 8m PE 9m 0m PP PVDF PVC VA, Cu Fe 00 90 80 70 60 50 40 30 0 0 0 0 30 40 50 60 70 80 90 00 0 0 30 40 50 T [K] [mm] T = T eserc. - T install. Tubo in PE; = 0 m; T esercizio = 70 C; T installazione = 0 C T = 70 C - 0 C = 50 K A) Determinazione grafica: T = 50 K! PE! = 0 m! = 00 mm = β T B) Soluzione matematica: = 0m 0, ------------ mm 50K m K = 00mm coefficiente di dilatazione Materiale ß [mm/(m K)] PE, HDPE 0,00 PP 0,50 PVDF 0,0 PVC 0,080 A = acciaio (INOX) 0,07 F = acciaio (ferro) 0,0 0,00 A [mm/(m K)] 0,00 0 00 00 300 400 500 T[ C] F Indicazione: a Con l aumento della temperatura aumenta anche il coefficiente di dilatazione. Per il calcolo con temperature superiori a 00 C è necessaria la soluzione matematica con l utilizzo del coefficiente di dilatazione ß. 8.5
unghezza minima dei bracci di compensazione A per un impianto termico (valori orientativi) Tubazioni in acciaio (ferrite, austenitici) 0 9 8 Da = 300 mm 00 mm 50 mm 00 mm 7 6 50 mm A * [m] 5 4 5 mm 3 0 0 5 0 5 0 5 30 [m] T ( C) A = --------------- 300 A Punto fisso A = 8 m; DN 50; T = 0 C.) Rilevato A * = 7,7 m A DA.) Calcolato 0 A = --------- 77m, 3m, 300 A Tubazioni in plastica Materiale C HDPE 6,0 PP 30,0 PVC 33,5 PVDF,6 PP; = 8 m; Da = 60 mm; T = 80 C A = C D a Da.) Dilatazione rilevata: = 7 mm.) A = 30 60mm 7mm = 300mm = 3, m A 8.6
Forza assiale per una tubazione in acciaio (Valori orientativi) Forza assiale a flessione (la dilatazione flette la tubazione in curva) FB FB = ( mm) ---------------------- FB 0 0 Tubo in acciaio DIN 458, = 5 m A = 3 m; D a = 0,6 mm; T = 0 C! T = 00 K! = 80 mm Da s A FB 0 [kn] 0 5 0,5 Condizioni: () >> A ; A A,min () Spessore tubo s 0,03 D a Spessori superiori creano spinte assiali superiori Da = 5 mm 50 00 50 00 300 FB = 80 --------- 0, 5kN 0 = 4, 5kN Osservazione: a forza assiale complessiva FP è più elevata della FB, in quanto bisogna sommare le forze per effetto dell attrito nello scorrimento: FP = FB + FR 0, 0, 0, 0, 0,5 5 0 [m] A Forza assiale con una compensazione artificiale (Valori orientativi) FP = FH + FF + FR Compensatore assiale DN 00; p = 6 bar! Forza idrostatica FH 5 kn Osservazione: a forza idrostatica FH rappresenta per questo sistema di compensazione la forza prevalente. a forza complessiva FP risulta in ogni caso superiore, in quanto bisogna sommare la forza assiale elastica del compensatore (FF) e la forza d attrito (FR) Tipo di compensatore con flange. FH [kn] 00 50 0 0 5 0,5 0, Per un calcolo esatto della forza idrostatica bisogna considerare l area efficace e la rigidezza del compensatore assiale. Nel grafico sottostante si evidenziano i valori indicativi della FH per diametro nominale. DN 300 00 50 00 50 5 0, 5 0 0 50 00 p [bar] 8.7
Il modulo di elasticità E e la tensione consentita R e per l acciaio (in relazione alla temperatura) E [kn/mm²] 0 0 00 90 80 70 60 50 40 F A M Materiale M = martensitici F = ferritici A = austenitici Tensione consentita Re [N/mm²] con Temperatura [ C] 50 00 50 300 350 400 450 500 S35JR (St 37) 35 85 65 40 - - - -.430 77 7 8 0 04 98 95 9.440 96 47 37 7 0 5 0.457 0 67 57 45 40 35 3 9 a tensione consentita per il materiale S35JR vale per pareti con spessore fino a 6 mm. 30 0 00 00 300 400 500 600 T[ C] Osservazione: I valori indicati per la tensione consentita Re si riferiscono al tipo di materiale. In ogni caso sono da considerare dei fattori di sicurezza aggiuntivi. Il materiale S35JR (St 37) non si dovrebbe utilizzare per temperature superiori a 300 C. Per temperature molto elevate bisogna scegliere con attenzione in base alla resistenza il tipo di materiale da utilizzarsi. Attenzione! a Con l aumentare della temperatura le caratteristiche di compattezza dell acciaio si riducono, è quindi necessario utilizzare dei coefficienti correttivi. Valori intermedi si ricavano per interpolazione lineare. Appunti dei dati maggiormente utilizzati 8.8
Tecnica Restrizioni per il dimensionamento di una traversa Dado a martello Profilato Dado flangiato F Griffa di bloccaggio F max Capacità di carico ammissibile Restrizione a causa di possibile sollecitazioni di flessione Restrizione a causa di possibile flessione max = f (e) Protezione superficiale con zincatura Processi Zincatura elettrolitica Zincatura a caldo Metodo a mezzo di energia a mezzo di temperatura ( 450 C): Ionizzazione dello zinco Annegamento in zinco liquido Metodo Valori di spessore della protezione [µm] Appeso (discontinuo) amiera zincata (processo Sendzimir, continuo) Zincatura per prodotti (discontinua) annegamento Normative DIN 5096 DIN EN 04 DIN 50976 (parte del corpo) DIN 67 (parte filettata) DIN ISO EN 46 Esempio Parte in lamiera: 8... µm parti filettate e standard: 5... 8 µm amiera 0... 5 µm Minuteria 55 µm... Grandi elementi 70 µm... Minuteria circolare 6 mm: 45 µm Parti zincate a richiesta a Osservazione: A richiesta si può fornire la maggior parte del programma standard zincato a caldo. Vi sono delle limitazioni per elementi molto grandi che non possono essere centrifugati. 8.9