Supporti per tubi: sfide e soluzioni

Nov 05, 2023

1 ottobre 2020 | Di Scott Feller, AMG Inc.

I supporti dei tubi negli impianti di processo industriale sono spesso più complicati di quanto si pensi comunemente. Di seguito vengono presentate alcune delle sfide che possono sorgere e come affrontarle

Da un lato, il tema dei supporti per tubi sembra che dovrebbe essere semplice: sostenere il tubo. E a volte è così semplice, ma il più delle volte non lo è. Negli impianti di lavorazione industriale, indipendentemente dal processo o dall'utilità, ci sono una miriade di considerazioni da fare quando si tratta di supporti per tubi. È necessario affrontare problemi quali la luce massima consentita per sollecitazioni, deflessione, vibrazione, armoniche e crescita termica, nonché l'interazione tra il tubo, i suoi supporti e le strutture che supportano tali supporti. Cosa succede quando tubi di vari materiali di costruzione, con diverse sollecitazioni ammissibili e funzionanti a temperature diverse condividono un pipe rack comune? Quando queste condizioni vengono attentamente considerate, i supporti adeguati dei tubi possono diventare più complicati.

Questo articolo discute le varie sfide legate al supporto dei tubi e alcuni modi per superarle. Indicherà inoltre esempi di supporti che sono inefficaci nel modo in cui vengono utilizzati o molto più costosi da installare rispetto a un approccio più semplice.

Situazioni che comportano dilatazione e contrazione termica delle tubazioni sono molto comuni nei sistemi a vapore e condensa, nell'acqua refrigerata e nelle applicazioni criogeniche e in molti altri sistemi di tubazioni di processo. Questi tratti di tubi possono presentare molteplici sfide, tra cui carichi di ancoraggio elevati, carichi di ugelli sulle apparecchiature, geometria del circuito di espansione o selezione e posizionamento dei giunti di dilatazione. Il trucco sta nello scegliere saggiamente i punti di ancoraggio. Spesso è necessario creare ancoraggi vicino (entro 20 piedi circa) alle apparecchiature di collegamento, come serbatoi o pompe, in modo che l'espansione o la contrazione termica tra l'ancoraggio e l'attrezzatura possa essere ridotta al minimo e controllata più facilmente con supporti flessibili. gambe, giunti flessibili, molle e così via. I percorsi più lunghi tra questi ancoraggi terminali possono essere impegnativi, in particolare nei pipe rack congestionati. Se sono necessari circuiti di espansione, questi potrebbero bloccare il passaggio delle linee adiacenti. L'utilizzo di un circuito basculante può risolvere il problema, ma potrebbe anche impedire il drenaggio del tubo, richiedere ulteriori scaricatori di condensa o interferire con altre tubazioni, condutture o collegamenti elettrici soprastanti. I giunti di dilatazione lineari o assiali potrebbero essere un'opzione, ma è necessario prestare attenzione per affrontare la spinta indotta dalla pressione che potrebbe verificarsi. I giunti di dilatazione a pressione bilanciata (o compensata) sono una buona opzione, ma possono essere costosi. Idealmente, se il percorso del tubo presenta cambiamenti di direzione, è possibile utilizzarli come gambe flessibili per consentire la crescita o la contrazione, come illustrato nella Figura 1. La distanza di espansione o contrazione deve essere determinata per distanziare adeguatamente i tubi adiacenti.

Figura 1. I tubi lunghi possono essere complicati dall'espansione e dalla contrazione termica e le distanze devono essere determinate

Le apparecchiature di processo, in particolare i dispositivi con componenti rotanti, come pompe e compressori, sono sensibili alle forze applicate dalle tubazioni. La ridotta durata delle guarnizioni e l'usura prematura dei cuscinetti possono derivare da grandi forze applicate agli ugelli. Anche i serbatoi atmosferici e i recipienti a pressione hanno limiti di carico. I carichi dovuti alla gravità derivanti da tubazioni di piccolo diametro generalmente non rappresentano un grosso problema, ma i carichi indotti dalla dilatazione termica possono essere enormi. Esistono diverse strategie per ridurre questi carichi sugli ugelli:

1. Creare cambi di direzione nella progettazione delle tubazioni per consentire flessibilità e ridurre le forze

2. Considerare la progettazione di una molla fredda nella tubazione durante l'installazione

3. Valutare l'uso di supporti o supporti a molla per ridurre i carichi termici e di gravità in diversi casi di carico

4. Considerare il montaggio flessibile delle apparecchiature di processo. Spesso possono verificarsi forze elevate sull'aspirazione di una pompa, ad esempio quando è collegata direttamente a un serbatoio con un tubo diritto. Mentre la crescita o contrazione termica del segmento del tubo può essere solo una piccola frazione di pollice, la forza richiesta per resistere alla forza generata dall'espansione può essere di decine di migliaia di libbre. Consentire alla pompa di galleggiare di 1/16 di pollice può ridurre la reazione a un livello trascurabile. Ciò può essere ottenuto montando la pompa su supporti a molla, su una base scorrevole o su aste filettate, consentendo loro di piegarsi.